大學期間他和弟弟盡管在大學里學習優(yōu)異并且年年獲得獎學金，但是生活還是比較清貧，需要給別人做家庭教師才能維持日常生活。
為了節(jié)省車費他們每天都要步行走很遠的路。巴甫洛夫在大學里以生物生理課為主修課，學習十分刻苦，巴甫洛夫不懂就問，每次手術(shù)都做的又快又好，漸漸的有了名氣。巴甫洛夫四年級時在老師的指導下和另一個同學合作，完成了關(guān)于胰腺的神經(jīng)支配的第一篇科學論文，獲得了學校的金質(zhì)獎?wù)隆Ｒ驗樵谏韺W上投入時間太多，大學最后一年，他主動要求留級，1875年，巴甫洛夫獲得了生理學學士學位。再進外科醫(yī)學學院攻讀醫(yī)學博士學位，以使將來有資格去主持生理學講座。此期間成為了自己老師的助教。1878年，他應(yīng)俄國著名臨床醫(yī)師波特金教授的邀請，到他的醫(yī)院主持生理實驗工作，實驗室聽起來好聽，其實就是一間破屋子，它既像看門人的住房，又像一件澡堂，巴甫洛夫卻在這里工作了十余年。在這里，他主要研究血液循環(huán)、消化生理、藥理學方面的有關(guān)問題。1879年從醫(yī)學院畢業(yè)并獲四年的獎學金，31歲的他和教育系的女學生謝拉菲瑪（Seraphima Vasilievna）結(jié)婚，婚后妻子把他們的生活料理得井然有序，巴甫洛夫不僅能安心工作也能好好地休息。
