在特定实验控制条件下研究动物学习规律的方法。
以动物为被试，通过设置各种实验条件来观察动物学习行为的变化，以获得对人类的学习行为具有启发性的材料。用实验方法对动物的学习行为进行研究，始于19世纪末俄国生理学家巴甫洛夫和美国心理学家桑代克。1890年巴甫洛夫采用唾液条件反射装置对狗进行实验研究，提出经典条件反射理论。1898年桑代克采用迷笼、迷箱、迷路圈等实验装置，对狗、猫、鸡、鱼等动物进行实验研究，提出学习的尝试错误理论，即联结说。
此后，许多心理学家用实验方法研究动物学习的特点，提出一系列学习理论。其中华生在1908－1920年间用迷津等装置对动物进行实验研究，提出学习的刺激－反应理论；苛勒在1913－1917年间用迂回实验装置对黑猩猩的学习行为进行研究，提出学习的顿悟理论；斯金纳用他自己设计的迷箱“斯金纳箱”对白鼠、鸽子等动物的学习行为进行研究，提出操作条件反射理论；托尔曼等在1946年采用十字形迷津研究大白鼠的学习行为，提出符号学习理论，即认知－目的说。
心理学家在动物学习实验中，发现了一些也存在于人类学习中的规律，或从中得到有益的启示。