Вскоре И.П. Павлов по рекомендации СП. Боткина вместе с СВ. Левашовым и В.М. Бехтеревым отправился в командировку за границу в лаборатории известных физиологов того времени Р. Генденгайна и К. Людвига. По возвращении из двухлетней командировки весной 1886 г., Павловых было уже трое — в 1884 г. у них родился сын Владимир. Это был третий ребенок в семье (позже появилось еще трое — два сына и дочь), два первых мальчика умерли от болезней. И.П. Павлов вновь был вынужден работать в лаборатории Боткина. Оборудования в ней почти не было. Большинство приборов сделал сам Павлов. Внимание посетителей привлекал «термостат», состоявший из жестяной банки из-под сардин, прикрепленной к штативу и подогреваемый маленькой керосиновой лампой. Однако и в таких условиях Иван Петрович работал с необыкновенным азартом и своей страстью к научному поиску увлекал других. Прежде чем приступить к очередной работе, он обменивался мыслями с товарищами по поводу данных последних опытов. Эта привычка обсуждать весь материал со своими учениками стала характерной чертой всех павловских лабораторий.
В октябре 1887 г. надворный советник И.П. Павлов обратился с письмом к министру народного просвещения И.Д. Делянову с просьбой предоставить ему кафедру любой из экспериментальных наук в любом из университетов России. Ради работы Иван Петрович готов был ехать хоть в Сибирь.
Но с назначением не спешили, обращения оставались без ответа почти три года. Через год И.П. Павлов стал приват-доцентом в Военно-медицинской академии в С.-Петербурге, читал курс лекций по экспериментальной физиологии «для врачей и всех желающих». Это была внештатная неоплачиваемая должность, приват-доцентами тогда становились энтузиасты, страстно влюбленные в педагогику и зачастую не имевшие перспектив штатной оплачиваемой преподавательской работы. Павлов был приват-доцентом 6 лет.
Свою первую в жизни награду за научные труды И. П. Павлов получил в 1 декабря 1888 г. (было ему тогда 39 лет). Это была премия Варшавского университета им. Адама Хойнацкого в размере 900 рублей за сочинение «Усиливающий нерв сердца». Эта премия помогла тогда хоть немного улучшить тяжелое материальное положение семьи Павловых.
23 апреля 1890 г. Иван Петрович был избран на должность профессора фармакологии в Томском университете, а вслед за этим и в Варшавском. Но он не переехал ни в один из них, так как 24 апреля 1890 г. его избрали профессором в Военно-медицинской академии (ВМА) в Петербурге. За пять лет, что провел в этой должности Павлов, под его руководством в лаборатории было выполнено свыше двадцати научных работ и свыше восьмидесяти диссертантов с других кафедр стали докторами медицины с благословения и при поддержке Ивана Петровича.
