催眠生理學理論（physiology theOry of hypnosis）是巴甫洛夫學派從生理學角度對催眠的實質所作的解釋。認為，催眠是局限性睡眠。若在大腦兩半球皮層中發展著的抑制過程沒有遇到任何障礙，就產生普通的睡眠；若抑制過程只籠罩在大腦兩半球部分皮層，就產生局部性睡眠，通常稱為催眠。
他曾對一隻狗進行了條件反射性訓練，使這隻狗一聽到特殊的喇叭聲就醒來，並攝取食物，而其他的各種刺激，即使相當強烈，也不能使狗從睡眠狀態中醒來。實際上，喇叭聲是進食的信號，這隻狗在睡著的時候，皮層中喇叭聲和進食的聯繫始終是醒著的。巴甫洛夫把這個覺醒部分稱為“警覺點”。同樣，被催眠者在催眠時也存在這種“警覺點”，並通過這個“警覺點”與催眠師保持單線聯繫。除這個“警覺點”以外，被催眠者的意識與周圍世界是隔絕的。這就是催眠師與被催眠者保持“感應”關係的生理學基礎。對於催眠狀態下暗示性增高的現象，他認為，在催眠狀態下，與言語暗示內容相關的皮層細胞群在大腦皮層普遍抑制的背景上解脫抑制而興奮起來，形成局部的、孤立的覺醒區。由於其餘區域的廣泛抑制，覺醒區也就缺乏競爭，於是，作為刺激的暗示具有了巨大的、幾乎不可遏制的力量。通過研究，還提出了“睡眠時相”的概念。他發現，大腦皮層從興奮到抑制之間存在著許多中間階段。在覺醒期間，即皮層興奮時，大腦兩半球皮質的反應能力是正常的，反應量與刺激的強度相適應，強的刺激引起強的反應，弱的刺激引起弱的反應，此時是“覺醒相”；當入睡時，皮層開始從覺醒過渡到睡眠，在這種狀態下，強或弱的刺激引起的反應是同量的，這就是“均等相”；當皮層進入較深的抑制狀態時，就可以看到一種反常的現象，即弱的刺激引起強的反應，而強的刺激反而引起弱的反應，甚至完全不起作用，這就是“反常相”。有時，還會出現“超常相”，即在覺醒狀態下不能使皮層細胞作出反應的陰性刺激，卻誘出了反應。當睡眠程度極深時，就會進入“麻醉相”，一般刺激難以引起反應，必須用直接的、物理的非條件刺激才能喚醒。催眠狀態下出現的一些現象，如虛假的“燙傷”、認知歪曲的反應、味覺的改變、痛覺的喪失等，可用睡眠的“反常相”來解釋。在動物實驗中還發現，若重複運用弱的、或較弱的單調刺激，催眠狀態發生得比較緩慢；而持續採用較強的刺激，就能較快誘出催眠狀態。此外，作為誘發催眠狀態的條件刺激物，無論是強的還是弱的，是物理的還是言語的，其運用的次數越多，其奏效也就越迅速、越確實。
