正當帕甫洛夫逐漸攀上他的事業巔峰之際，古老的帝俄卻走向衰亡之路。一如中國清朝末年，西方新思潮湧入，自由與民主的呼聲日高，對君主專制統治的不滿也日益加深。1904 年，日俄戰爭在中國遼東半島及附近海域爆發，一年後俄國戰敗，大幅消弱了末代沙皇尼古拉二世的威望，也造成俄國境內革命暴動不斷。沙皇雖力圖振作，進行一連串改革，包括成立國會；然而 1914 年爆發了第一次世界大戰，俄國參戰與德國交鋒，更暴露出龐大顢頇的帝俄貧窮與脆弱的一面。不但國內民不聊生，上前線作戰的士兵更是裝備短缺。四年大戰下來，共有 150 萬俄軍陣亡，受傷及被俘的則數倍於此。

        1917 年 3 月，一場人民大暴動迫使沙皇遜位，由國會成立新政府。旋即，又有由列寧領導的布爾什維克黨（即後來的蘇聯共產黨）發動十月革命，取得政權，並於 1918 年 7 月將尼古拉二世一家殺害。列寧取得政權後，便與德國簽下和平條約，結束參戰，但俄國境內卻爆發長達兩年多的內戰，有高達四千萬的俄國人死於戰場、瘟疫或飢荒，並有近 150 萬人移民他鄉，其中不乏具有專長及受過高等教育者。

        對帕甫洛夫而言，這是他一生最黑暗的時刻。他雖然也批評沙皇，但他對共產黨的不滿更甚，認為後者不切實際的理想以及血腥統治，將毀掉他的祖國。在內戰期間，他眼睜睜地看著一些科學家同事因飢寒而死，至於他自己的生活也好不到哪裡去，共產黨沒收了他的諾貝爾獎獎金，年已 70 歲的他，還得親自撿柴及種菜，以維持存活。他的一個兒子因加入反對黨，而被迫去國，另一個兒子則死於傷寒流行。他的家也一再遭到搜查，甚至他還受到短期拘捕。

        最讓帕甫洛夫難過的是，他的實驗室完全停擺，無法進行心愛的實驗。一來工作人員都上了前線，再來實驗狗也都餓死不存。失望至極的帕甫洛夫於 1920 年寫了封信給共產黨政府，表達移民意願。他在信裡寫道：「我已沒多少年好活了，但我的腦子還管用，非常希望能完成多年來從事的制約反射工作。」但他解釋在目前的情況下，那不可能辦到，因為「我和妻子的伙食極差，主要都以品質不佳的黑麵包維生；白麵包是好些年都沒吃到了，經常好幾週、甚至好幾個月也沒有牛奶或肉類可用。這種情況使我倆逐漸消瘦，喪失體力。」

        列寧讀了帕甫洛夫的信，決定俄國不能失去這麼重要的科學家，共產黨應該照顧帕甫洛夫的生活及工作所需。於是，在列寧的指示下成立了特別委員會，專門負責提供帕甫洛夫最好的生活及工作環境。結果，帕甫洛夫獲得了前所未有的禮遇，可以說是想要什麼，就有什麼，甚至比之前在沙皇時代的待遇還更好。他的實驗室不但恢復舊觀，規模還變得更大，設備也更新，加上充沛的人力與物質支援，帕甫洛夫得以著手探討更多更複雜的問題。

從發現制約反射後，帕甫洛夫的研究大多數都與動物的思想及情緒有關，他稱之為「高等神經活動的生理學研究」，也就是腦生理學。1923 年，他將有關制約反射的研究結集出版，書名：《客觀研究動物高等神經活動二十年之經驗》，該書迅速被譯成多國文字，制約反射也因此成為帕甫洛夫最出名的研究成果。

        雖然蘇聯共產黨對帕甫洛夫禮遇備至，但帕甫洛夫對共產黨的批評並不留情。例如他在 1929 年的一篇講稿中說：「我們生活在殘酷的統治之下，政府大於一切，人民則一毛不值。」史達林上台後，對人民的管制更嚴，不但藝術、文學、電影，甚至科學也包括在內。數以百萬計的蘇聯人民因思想問題而遭逮捕，送進集中營改造；帕甫洛夫不但譴責這種恐怖行為，還運用他的影響力營救一些同事。不過，身為既得利益者，他也不免稱讚共產黨對科學的支持，尤其是 1920 年代後葉他前往法國訪問，看到法國同行的工作環境根本無法與他的相比。

        帕甫洛夫一直維持積極工作，直到 1936 年以 86 歲高齡去世為止。在他去世的前一年，他還負責主辦了第十五屆的國際生理學大會，那是他繼 1904 年得到諾貝爾獎之後的另一個人生高峰。由於帕甫洛夫的聲望，讓許多人壓下了對史達林統治下蘇聯的疑慮，而決定參加。該年共有 37 國 900 位生理學者與會，包括美國哈佛大學的坎能（Walter Cannon）以及中國的張錫均、柳安昌在內，再加上 500 位的蘇聯學者，可說是當年少見的盛會。

        科學研究有如接力賽跑，也是後浪不斷壓過前浪的活動。帕甫洛夫當年的許多想法，難免遭到時間的淘汰及遺忘，但他堅持以客觀、可供觀察及驗證的方法來研究動物行為，可是生理心理學的根本，制約反射也一直是研究學習與記憶的最佳模型。帕甫洛夫先驅者的地位，將如同達爾文、弗洛伊德等人一般，長存後人心中。