他快速的提升有一部分归因于小心养成的与人周旋的能力，可是在更大的程度上却是因为他在动物学习方面杰出的实验工作。他教老鼠穿出了仿照亨利八世于伦敦郊外的皇家行宫汉普顿宫制作的微型复制品迷宫。开始，老鼠们需要半个多小时的时间才能找到出口，可是，经过30次的尝试之后，它们可以在10秒钟内直奔出口。它们是通过什么办法知道路线的？为了找出原因，沃森先拿去了它们的第一个感觉提示，接着再拿去一个，以了解是哪一个对迷宫学习至为关键。他把一些经过培训的老鼠的眼睛蒙上，它们的动作水平立刻降下来，可又立即恢复到以前的水平了。他冲洗迷宫道，以去掉味道的提示，可经过培训的老鼠同样跟以前一样干得好。他用外科手术破坏了一些未经培训的老鼠的嗅觉，可是，它们跟未受损坏的老鼠一样稳定地学会了走迷宫。沃森下结论说，肌肉运动觉提示——即肌肉的感觉——是学习过程的关键因素。
通过这样一些研究，通过他对桑代克和其它客观主义者的工作的了解，沃森否定了所有有关隐形精神过程的猜想，开始形成一种新的、完全以可观察到的行为为基础的心理学。他于1908年和1912年（在1912年他与詹姆斯R·安吉尔各自独立地提出了“行为主义者”这个词）的心理学大会上首先提出了这些观点，1913年还写了一篇文章，发表在《心理学评论》上，它经常被人称作“行为主义者宣言”，正式揭开了心理学史上行为主义时代的序幕。
这份“行为主义者眼中的心理学”的宣言一开始就宣布与所有处理精神过程的各心理学学派脱离关系：
行为主义者眼中的心理学是自然科学当中一种完全客观的、实验性的分支。它的理论目标是要预示并控制行为。内省并不成为其方法论中必需的部分，其数据的科学价值并不依赖于人们是否乐意以意识的术语来解释。
他在三句话里宣布了三个革命性的原则：第一，心理学的内容应该是行为，而不是意识；第二，它的方法应该是客观的而不是内省式的；第三，它的目标应该是“预测并控制行为”，而不是对精神现象的基础理解。
沃森严厉指出，心理学一直没有能够成为一种不可辩驳的自然科学，是因为它关心的只是一些看不见的、主观的和无法准确定义的意识过程。他抛弃了希腊哲学家、中世纪学者、理性主义者和经验主义者的心理学理论，也抛弃了像康德、休谟、万德特、詹姆斯和弗洛伊德这样一些伟人，在他的观点看来，这些人全都是误入歧途了。
心理学必须抛弃所有意识方面的时候似乎已经到来了，它不再需要以为它是在把精神状态当作观察的对象而自欺欺人了。在有关意识的元素、意识内容的本质等的一些思辨当中，我们已经受到太多的羁绊了，作为一个实验学者，我感觉到某些前提和因之而来的一些问题是错误的。如某些机智的人过后所言：“心理学首先在达尔文那里失去了灵魂，现在又在沃森这里失去了思想。”
他对内省作为一种研究办法的攻击，是建立在这种办法无法得出客观数据的基础上的。它经常导致人们就一些主观和无法确定的话题进行无休止的争辩，如感觉的数目、其强度，或者某人报告他所体验到的某种东西是什么意思等等，以致于这个方法本身就必须被判定为有缺陷的，它阻挡了进步。
沃森还大刀阔斧地摒弃了所有的灵肉二元讨论，不管它们是形而上的还是现代的。这些概念，这些“经久时间考验的、哲学思辩的遗迹”，不管是作为引向值得研究的心理学问题的向导，还是作为这些问题的解决办法，都毫无用处；他说，他本人倒宁愿使他自己的一些学生永远都不知道这些假说。
为了替代他视为垃圾的一些心理学方法，他提出了一种新的、全然没有“意识”、“精神状态”和“思维”这些术语的方法。它惟一的主题是行为。心理学以所有的有机体都会适应其环境，某些刺激会引导它们作出必要的反应为基础，它会研究刺激与反应之间的联系，也就是说，奖励性的反应被学习，没有奖励的反应不被学习的各种方法。由于意识会被忽略，这个研究的很大部分就可以在动物上进行；的确，“人和动物的行为必须在同一平面上加以考虑，它们都同样是行为研究中不可缺少的部分。”
沃森的宣言实际上没有它看起来的那么具有创造性，它提出的一些思想过去15年来一直在露芽。可是，它以大胆、有力而且清晰的方式提了出来；简单来说，它是一人销售计划。沃森的思想并没有一夜之间就扫平了整个战场，可是，在后来的五六年中，行为主义成了会议上的重要话题，并对心理学家的思想产生了结构上的影响。到20年代，它已经开始统治心理学了，成为美国心理学中的主导范式和欧洲40多年的重要范式。
大众传媒对沃森的生活所作的叙述说，这份宣言像弹射机一样将沃森一把推上1915年美国心理学协会主席的宝座，可是，社会心理学家弗兰茨·森默尔逊对这个事实更为仔细地回顾一番后说，更值得人相信的是，他之所以被选中，是因为他作为《心理学评论》的编辑经常抛头露面，他与提名委员会的三位成员相互认识而且相处不错，他还是新一代真正的实验心理学家的代表。
不管原因何在，他毕竟高飞起来，可是，他知道，他还没有提出一个具体的方法，行为主义者可以借此进行研究工作，他在至美国心理学协会的主席就任演说辞里也提出了这个问题。他现在终于有东西可以拿出来了：条件反射法。虽然他只知道巴甫洛夫所进行的工作的大致轮廓，木过，他把它提出来是作为一个模式，说明行为主义者进行的实验不仅可以用动物，而且可以用人类。他提请人们注意，他的学生卡尔·莱施里（他曾反对过巴甫洛夫的生理学理论）已经做成了一只可移动囊，它可以植入人的面颊底下。他用这只可移动囊已经成功地测量到人类志愿者非条件形成和条件形成下的唾液反射。
沃森本人也开始研究人类的条件反射，不过，毫不奇怪，他用的是婴儿而不是成人。约翰·霍普金斯大学菲律普斯精神病门诊医院的负责人、精神病学家阿道夫·迈耶曾邀请他去那里建立一个实验室，1916年，沃森开始观察婴儿，从出生到头一年的大部分时间。一战干扰了这些工作，可是，1918年晚期他又恢复了这项工作。
沃森首先希望发现婴儿具有哪些非条件反射，即，什么样的刺激可以在没有任何学习过程的情况下引起反射。根据门诊的一些简单实验，他得出结论说，人类只有少数本能反射，其中有吸吮、伸手和抓取。（有一张著名的图片显示沃森抓住一根棍棒，一个新生儿用一只手臂像只小猴子一样吊在上面。）他还发现，婴儿对某些刺激有三种天生的情感反应：听到很响的声音，或者被突然扔下时感到害怕（婴儿呼吸急促，缩拢嘴唇，然后放声哭喊）；头、手运动被强行挡住时感到愤怒（身体僵直，手臂扑打，闭住呼吸，面部发红）；还有在被抚弄、摇动、轻拍和类似动作时感到爱（他会咯咯发笑，呢喃自语或者微笑）。
可是，按他的观点，这些东西构成了天生的人类反应总量——后来的研究会得出不同的结果——他更大的目标是要揭示，几乎所有其它的人类行为和情感反应是如何由条件反射构成的。他以解释巴甫洛夫有关情感反应的假设作开头：
当一个激发情感的物体与另一个不会激发情感反应的物体同时刺激受试者时，后者到时（经常是经过一次这样的联合刺激即可）可能也会引起与前者同样的情感反应。
为了检验这个假说，沃森及其学生之一罗萨莉·雷纳在1919年至1920年的冬天进行了后来成为心理学史上最为著名的一次实验，该项实验旨在对他们在报告中称为阿尔伯特·B的11个月的婴儿身上形成对恐惧的条件反应。当阿尔伯特还只有9个月大的时候，他们把一只白色老鼠放在他身边，可他一点也不害怕；可是，当用一把锤子在他脑后敲响一根钢轨时，他就害怕了，带着恐惧的反应。给他两个月的时间使这次经历淡忘，然后，他们俩又开始这些实验。一只老鼠从正面放在阿尔伯特的面前，他用左手去抓它；就在他碰到老鼠的时候，他的脑后又响起了钢轨敲响的声音，他就猛地一跳，向前仆倒，把脸理在床垫里面。第二次试的时候，阿尔伯特用右手去抓，当他快要抓住的时候，钢轨又在身后响起。这次，阿尔伯特跳起来，向前仆倒，开始啜泣。
沃森和雷纳把进一步的试验推迟了一个星期，“以避免过度刺激孩子”，他们写道：这是个奇怪的说法，因为他们的目的是要做到这样，而且事实上在他们继续的时候也已经过度刺激他了。又进行了五六次配对试验，把老鼠放在阿尔伯特身边，钢轨在他脑后震响，阿尔伯特对老鼠就形成了完全的恐惧条件反应：
老鼠一出现，婴儿就开始哭。他几乎立即向左侧猛地一转身，倒在左侧，用四肢撑起身体快速地爬动，在他到达试验台的边缘前，用了相当大的劲才拖住他。
更进一步的试验显示，阿尔伯特对其它毛乎乎的东西也产生了概括性的恐惧：兔子、狗、海豹皮大衣、棉绒，还有沃森装圣诞老人戴的面罩。停止一个多月以后，又对阿尔伯特进行试验，如沃森和雷纳明显满怀喜悦地在报告中说明的一样，他哭了起来，对老鼠和其它一系列展现在他眼前的毛乎乎的刺激感到害怕，这时候，并没有任何铁轨敲击的声音。
令人万分惊讶的是——按照今天的研究标准来看——沃森和雷纳并没有采取消除阿尔伯特的条件反射的措施，这个孩子在最后的一些试验完成之后离开了门诊医院。他们在报告中的确提到，“假如有机会，我们可�
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