Летние студенческие каникулы братья проводили в Рязани у родителей, работая, как и в детстве, в саду и играя в свою любимую игру — городки. Именно в игре ярко проявлялись характерные черты будущего ученого — горячий темперамент, неукротимая воля к победе, выносливость, страстность и выдержка.
Павлов был страстно увлечен учебой в университете. Этому во многом способствовал отличный профессорско- преподавательский состав физико-математического факультета. Так, в числе профессоров естественного отделения факультета были выдающиеся химики Д. И. Менделеев и А. М. Бутлеров, знаменитые ботаники А. Н. Бекетов и И. П. Бородин, известные физиологи Ф. В. Овсянников и И. Ф. Цион и др. «Это было время блестящего состояния факультета,— писал Павлов в «Автобиографии».— Мы имели ряд профессоров с огромным научным авторитетом и с выдающимся лекторским талантом» [>7 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. V, стр. 371.].
Постепенно Павлова все больше и больше привлекала физиология, и на третьем курсе он решил посвятить себя этой бурно развивающейся науке окончательно. Этот выбор в большей мере был сделан под влиянием профессора И. Ф. Циона, читавшего курс физиологии. И. Ф. Цион, ученик знаменитого немецкого физиолога К. Людвига, был не только талантливый ученый и искусный экспериментатор, но и блестящий лектор. Позднее Павлов вспоминал: «Я избрал главной специальностью физиологию животных и добавочной — химию. Огромное впечатление на всех нас, физиологов, производил Илья Фадеевич Цион. Мы были прямо поражены его мастерски простым изложением самых сложных физиологических вопросов и его поистине артистической способностью ставить опыты. Такой учитель не забывается всю жизнь» [>8 Там же.].
Молодой Павлов не сразу разобрался в сложной и противоречивой личности Циона. Этот способный ученый обладал крайне реакционным мировоззрением. Будучи заведующим кафедрой физиологии в Медико-хирургической академии, он вызывал резкую оппозицию со стороны прогрессивных профессоров. Студенты открыто демонстрировали ему свое возмущение.
В 1875 г. Цион был вынужден покинуть сначала академию, а затем и Россию.
Будучи глубоким стариком, И. П. Павлов тепло и восхищенно вспоминал о любимом учителе в присутствии автора этих строк. С большим сожалением и досадой он говорил о деградации Циона, который, обосновавшись в Париже, совсем отошел от науки и стал заниматься реакционной публицистикой и какими-то финансовыми операциями.
Исследовательская деятельность Павлова началась рано. В 1873 г., будучи студентом четвертого курса, он под руководством Ф. В. Овсянникова исследовал нервы в легких лягушки. В том же году совместно с однокурсником B. Н. Великим Павлов выполнил первую научную работу. Под руководством И. Ф. Циона они изучили влияние гортанных нервов на кровообращение. 29 октября 1874 г. результаты исследования были доложены на заседании C. -Петербургского общества естествоиспытателей.