正教会の司祭である父と母のもと、地方都市リャザンで生まれた。家庭では厳格な学習と教会学校が重んじられ、幼少期からの規律と読書への愛情が培われた。

教会系教育機関での正式な学びを始め、修辞学や言語、厳しい日課を身につけた。この経験は勤勉さを鍛える一方で、神学だけでは説明できないことへの静かな疑問も育てた。

神学校では課程の枠を超えて幅広く読書し、改革期に流通していた文学や科学の著作にも触れた。新しい思想に触れるにつれ、司祭への道から経験に基づく探究へと心が傾いていった。

神学校の進路を離れ、近代化が進む時代の大学で自然科学を学んだ。都市の実験室や公開講義により、実験的方法と生理学に本格的に出会った。

生理学を臨床の現実に結びつけるため、医学へと進路を移した。解剖学と実験技術を徹底的に学び、測定と再現を科学の徳目として身につけていった。

競争の激しい研究環境の中で、精密な器具を用いながら循環調節や神経による制御を調べた。これらの研究は精度への評価を高め、のちの消化研究への土台となった。

統制された実験に基づく博士論文を完成させ、生理学は数量化されるべきだという確信を強めた。この学位により、大学での職と欧州の一流研究室で学ぶ機会が広がった。

生理学の先進地で最先端の方法と研究室の運営を学んだ。欧州の研究文化に触れ、長期実験と標準化された手順の重要性をいっそう強く主張するようになった。

帝政ロシアの中枢的研究施設で指導的立場となった。規律ある研究班を組織し、動物を用いた数年単位の精密研究に適した設備を整えた。

動物が回復して長期観察できる手術法を洗練し、短期の致死的実験に頼らない研究を可能にした。これにより、ほぼ自然な条件で胃液や唾液の分泌を信頼性高く測定できた。

胃液、膵液、消化の神経調節に関する長年のデータを総合した著作を刊行した。欧州で広く読まれ、生理学を実験に根ざした数量的学問として確立する流れを後押しした。

学会で、食物と組み合わせた中立的合図に対して動物が安定した学習反応を形成することを示した。生理学と行動を結びつけ、学習も器官と同様に厳密に研究できると提起した。

体系的実験によって消化の生理を解明した功績で1904年のノーベル賞を受けた。この栄誉はロシア科学の国際的評価を高め、研究所と職員を守るための影響力も強めた。

ベルやメトロノーム、統制された給餌などの標準手順を整え、学習と抑制を数量化した。多数の助手が長期の時系列データを集め、研究室は行動生理学の生産拠点となった。

革命による混乱と物資不足の中で、動物、機材、職員を確保し研究所の運営を続けることに苦心した。それでも研究の自立を守る姿勢を貫き、厳しい制約の下で実験を継続した。

研究への官僚的介入を批判し、学問の独立を擁護した。一方で国家からの支援も受けており、政府は彼の名声を重視して率直な発言をしばしば黙認した。

条件反射、抑制、大脳皮質の過程を生理学の枠組みで体系化した総合書を刊行した。学習を測定可能で法則に従うものとして扱い、心理学、教育、精神医学に大きな影響を与えた。

晩年には国際的な集まりで称えられ、厳密な実験と科学的持続の象徴となった。仲間や弟子たちは、研究室の規律が現代の神経科学と行動研究に与えた影響を強調した。

八十代まで科学活動を続けたのち、レニングラードで亡くなった。多くの弟子と標準化された方法論を残し、条件反射の考えは世界の心理学と神経生理学に影響を与え続けた。