斯金纳从20世纪20年代末，在哈佛大学就读研究生时起，便开始了动物学习的实验研究。他采用的被试多为大白鼠、鸽子和猫等动物。他自制实验装置，早期的实验装置构造比较简单，适于用大白鼠做实验，在一个矩形通道中间穿一根横轴，使其呈天平状平衡安置在一块固定的木板上。当大白鼠从矩形通道的一端跑向另-端时，矩形通道就发生倾斜。每当通道倾斜时，附臂就钩住旁边安置的一个轮子，并使轮子移动一个缺口，使一个缺口内的食物经漏斗落入食物盘内。这样，大白鼠在矩形通道内学会来回穿梭跑动，通过自己的动作获得食物奖励，见右图所示。

30年代后期,斯金纳为研究操作性条件反射，精心设计制作了一种特殊的仪器，即一个阴暗的隔音箱，箱子里有一个开关（如用白鼠为被试，即是一小根杠杆或一块木板；如以鸽子为被试，就是一个键盘）。开关连接着箱外的一个记录系统，用线条方式准确地记录动物按或啄开关的次数与时间,如左图所示。这个实验装置被称为“斯金纳箱”(Skinner box)。在实验时，并不是动物每一次按杠杆或啄键盘都给食物，食物的释放方式由实验者决定。一面的箱壁上有一根横杆，恰巧装在一只小食盘和喷水口上面。老鼠在笼子里面爬来爬去，当它碰巧把前爪放在横杆上并压下它时，一粒饲料会自动落下到食盘里。笼子外面连接的一些设备会自动的在移动纸带上画出一条线，一分钟一分钟的记录下压下横杆的次数，从而记录老鼠的行为。这比桑代克的迷箱方法先进了很多，更容易收集数据，实验者所作的工作也更为简单、容易，他们不需要时时盯着老鼠，更不需要在横杆压下时及时的递送饲料，而只需要查看纸带上的记录就行了。