Взгляды Павлова на коренные вопросы естествознания и философии своими корнями связаны с прогрессивными материалистическими традициями славной плеяды русских революционеров-демократов — Белинского, Герцена, Чернышевского, Добролюбова, Писарева и их верного соратника, отца русской физиологии, Сеченова. На протяжении всей жизни Павлова эти взгляды постоянно обогащались новым содержанием и отшлифовывались. Имеется основание считать, что великий натуралист испытал также могучее влияние марксистско-ленинского мировоззрения.
Павлов был материалистом, причем материалистом сознательным, а не «стихийным», не «стыдливым», какими были подавляющее большинство крупных естествоиспытателей XIX в. и многие зарубежные естествоиспытатели нашего времени, блуждающие в лабиринтах мистики и метафизики.
Его учение о высшей нервной деятельности является материалистическим не только по своему содержанию, но и по пониманию и освещению сущности и происхождения сложнейших явлений психической деятельности животных и человека. В кардинальном вопросе о соотношении материи и психики Павлов выступал как непоколебимый боевой материалист. Аргументируя необходимость распространения материалистического принципа рефлекса на высшую нервную деятельность, принципа, благодаря которому «от таинственной до сих пор области жизни была отнята колоссальная часть, чтобы сделаться предметом естественнонаучного изучения», Павлов говорил: «И дело не в фактическом материализме и не в формуле — и то и другое имеется уже давно,— а во всеобщем признании и в систематическом применении формулы при исследовании высших частей нервной системы» [1 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. III, стр. 203.]. Павлов рассматривал природу в ее материальном единстве и беспрерывном развитии. «Перед нами,— писал Павлов,— грандиозный факт развития природы от первоначального состояния в виде туманности в бесконечном пространстве до человеческого существа на нашей планете, в виде, грубо говоря, фаз: солнечные системы, планетная система, мертвая и живая часть земной природы. На живом веществе мы особенно ярко видим фазы развития в виде филогенеза и онтогенеза» [2 Там же, стр. 453.]. В этом плане любой исследуемый им объект органической природы и мозг в том числе рассматривался как частица материальной природы. Ученый считал, что все сложные процессы, которые протекают в больших полушариях мозга, имеют материальную базу, что «функция» и «динамика» неразрывно связаны с «видимым аппаратом», «приурочены к тончайшим деталям конструкции аппарата», что все явления, которые ои изучал, объективно существуют во времени и пространстве, что учение об условных рефлексах все время имеет дело «только с объективными фактами, т. е. с фактами, существующими во времени и пространстве» [3 Там же, стр. 166.]. Не удивительно, что все его исследования все время держатся «на прочном материально-фактическом фундаменте, как во всем остальном естествознании» [4 Там же, стр. 221.]. На основной вопрос,— что является первичным и что вторичным, производным: материя или мышление,— Павлов дает ответ: «Сознание представляется мне нервной деятельностью определенного участка больших полушарий, в данный момент, при данных условиях, обладающего известной оптимальной (вероятно, это будет средняя) возбудимостью» [5 Там же, стр. 196—197.]. Павлов как материалист-физиолог не сомневается в том, что «психическая деятельность есть результат физиологической деятельности определенной массы головного мозга» [6 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. III, стр. 557.]. Говоря об интерпретации сущности сложных процессов, протекающих в коре больших полушарий мозга, он писал: «Мы объясняем это чисто физиологически, чисто материально, чисто пространственно» [7 Там же, стр. 266.].
Как бы в унисон со словами Энгельса: «Материалистическое мировоззрение означает просто понимание природы такой, какова она есть, без всяких посторонних прибавлений» [8 К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. XIV, стр. 651.], Павлов еще на заре рождения своего учения писал: «Естествознание — это работа человеческого ума, обращенного к природе и исследующего ее без каких-либо толкований и понятий, заимствованных из других источников, кроме самой внешней природы» [9 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. III, стр. 58.].
Материализм Павлова особенно ярко выявляется в его полных страсти полемических выступлениях против анимистов, виталистов, дуалистов и зараженных другими разновидностями идеализма психологов и физиологов, в его ожесточенной борьбе за искоренение идеализма и за торжество материализма в биологии и медицине, за победу материалистического понимания сложных «проявлений живой природы вплоть до ее крайнего предела» в виде психических явлений, за победу материализма в важнейшем и сложнейшем вопросе естествознания и философии — в вопросе о соотношении материи и психики.