Она была выполнена настолько блестяще, что профессор Цион пригласил студента Павлова ассистентом к себе в Медико-хирургическую академию, университет же присудил Павлову за его работу золотую медаль. Жизнь, казалось, улыбнулась Павлову. Все складывалось удачно. Иван Петрович мечтал даже совместить ассистентуру с прохождением курса в Медико-хирургической академии, но этому помешали внешние обстоятельства. Несмотря на крупные научные заслуги, Цион встретил справедливую оппозицию передовой профессуры и студенчества, так как связал свою судьбу с реакционными кругами тогдашней России. Он должен был покинуть кафедру и уехал в Париж. Предложение повисло в воздухе, и Павлов остался без места. Но прошло несколько месяцев, и ему удалось устроиться ассистентом у профессора К. Н. Устимовича в Не теринарном институте (1875-1878). В лаборатории Устимовича Павлов предпринимает ряд самостоятельных работ. Здесь он стал увлекаться вопросами пищеварения. Этот новый, интересный и мало изученный отдел физиологии привлек его с первого же момента, но он не сразу получил возможность изучать пищеварение. Профессор Устимович поручил ему заняться некоторыми вопросами кровообращения.

И здесь сказался особый, павловский подход к решению задач физиологии. В процессе работы нужно было определять 'кровяное давление у собак. Для этой цели надо было вставлять в артерию иглу, соединенную с манометром. Павлов выясняет, что при­вязывание животного и наркоз резко изменяют условия кровообращения. Он устраняет те условия опыта, которые нарушают привычную для животного норму. Он прибегает к мето­ду простому, но показывающему его терпение и любовь к делу - он приучает собак к эксперименту и добивается измерения кровяного давления в физиологических условиях. Таков один из многих совершенно обычных для Павлова примеров простого и единственно правильного решения вопросов научного исследования. Работы Павлова по кровообращению привлекли внимание Сергея Петровича Боткина, и вскоре произошло сближение Павлова с этим знаменитым клиницистом-новатором. В 1879 году Павлов окончил курс в Медико-хирургической академии. За свои работы Павлов был удостоен второй золотой медали и по конкурсу был оставлен при академии. С. П. Боткин, внедрявший в это время экспериментальный и лабораторный методы в русскую клинику, пригласил Павлова для руководства экспериментальным отделением клиники. Работа лаборатории, порученной Павлову, как этого требовал Боткин, носила преимущественно фармакологический характер (изучалось действие новых сердечных средств), но Павлов проявил и в ней столько мастерства, что о нем сразу заговорила вся академия. Так в крошечной, из нескольких комнат, деревянной при­ стройке к клинике Боткина на Выборгской стороне началась самостоятельная научная деятельность великого ученого, которая обнимала период с 1879 по 1889 год. Боткин оказал на Павлова огромное влияние. «Я был окружен, - писал он, - клиническими идеями профессора Боткина и с сердечной благодарностью признаю плодотворное влияние на мои физиологические взгляды того глубокого и широкого нервизма, который, по моему разумению, составляет важную заслугу Сергея Петровича перед физиологией». Здесь же Павлов подготовил свою докторскую диссертацию «Центробежные нервы сердца» (1883), обогатив науку понятием об усиливающих нервах сердца. До Павлова было известно лишь, что сердце регулируется в своей работе блуждающим нервом, играющим тормозящую роль.