व्यवहारवाद कट्टर प्रत्यक्षवाद (radical positivism) और पद्धतिगत अनुभववाद पर निर्भर करता है। काल्पनिक तंत्रिका निर्माणों की जांच करने के बजाय, शुरुआती व्यवहारवादियों ने उद्दीपक-प्रतिक्रिया (S-R) बंधनों का विश्लेषण किया। आधुनिक व्यवहारवाद में शारीरिक फीडबैक लूप, न्यूक्लियस एकम्बेंस (nucleus accumbens) में डोपामाइन-मध्यस्थता वाले इनाम मार्ग, और एमिग्डाला-मध्यस्थता वाली भय कंडीशनिंग शामिल हैं।
प्रमुख प्रयोगात्मक प्रतिमानों में अधिग्रहण (acquisition), विलोपन (extinction), स्वतः पुनर्प्राप्ति (spontaneous recovery), उद्दीपक सामान्यीकरण (stimulus generalization), और उद्दीपक विभेदन (stimulus discrimination) शामिल हैं। सुदृढीकरण की अनुसूचियां (निश्चित-अनुपात, परिवर्तनीय-अनुपात, निश्चित-अंतराल, परिवर्तनीय-अंतराल) प्रतिक्रिया की दृढ़ता और व्यवहारिक रखरखाव को और अधिक स्पष्ट करती हैं।