Os conceitos de estímulo e resposta não podem ser entendidos separadamente. Qualquer evento do meio torna-se um estímulo se for seguido por uma resposta. Estes termos são de fundamental importância para que possamos estudar a relação do meio com o comportamento de forma específica e mais precisa. O behaviorismo estuda esta relação e, como o meio e o comportamento são conceitos muito amplos, definiu estímulo e resposta como unidades básicas da descrição e como ponto de partida para que fosse possível realizar uma ciência do comportamento. Qualquer relação entre estímulo, representado pela letra R, e resposta, representada pela letra S, é denominada de reflexo.
Este termo também é usado para denominar as respostas para as quais os respectivos estímulos não são claramente observáveis. Um exemplo disto é quando uma criança começa a bater palmas repentinamente, e não sabemos exatamente o porquê. Entre o aparecimento de um estímulo e a emissão de uma resposta existem eventos corporais. Os estímulos afetam os órgãos dos sentidos, que quando excitados, fazem com que os impulsos nervosos sejam transmitidos até o cérebro ou medula e daí aos músculos e glândulas. É desta seqüência que resultam as respostas que, relacionadas com os estímulos, é o que interessa aos psicólogos comportamentais.
Os estímulos são uma representação de parte específica do meio, mas também podem ser externos, provenientes de órgãos ou de movimentos musculares. Todos os estudos feitos, tanto em animais como em seres humanos, tornaram óbvios que, mesmo sem atentar para as atividades fisiológicas implicadas, estímulo e resposta estavam freqüentemente associados numa relação causal bem definida e claramente observável. O uso da relação entre estímulo e resposta foi sugerido por Watson como uma forma de controle e predição do comportamento humano. Entre o aparecimento do estímulo e o começo da resposta há um pequeno intervalo de tempo, que é chamado de período de latência ou período latente. Os estímulos fortes tendem, em alguns casos, a diminuir o período de latência e em outros casos não se observa alteração alguma. A criança necessita de estimulação para sua organização, inclusive no que diz respeito à organização do córtex cerebral.