工具性條件反射（operant condtmd refkx）是指美國行為主義心理學家斯金納20世紀30年代在經典條件反射的基礎上創立的實驗方法。他為研究動物的學習行為，採用精確的測量習得反應技術，設計了一種由動物進行操作活動的實驗箱（通常稱斯金納箱），用來測定動物完成壓桿或按鍵活動的特定反應。除了可訓練大鼠，還可訓練貓、家兔和獼猴等實驗動物進行該項操作。
可分為食物性和防禦性兩種形式。常用於大鼠的斯金納箱由20×20×30立方厘米的有機玻璃組成，箱的一壁上方設一白熾信號燈，作為條件刺激，在信號燈的正下方、離箱底5厘米處設一槓桿，作為反應鍵，箱底為間隔2厘米的銅柵。如作為防禦性操作條件反射裝置，以白熾信號燈為條件刺激，將箱底的銅柵與刺激電路連線，以電刺激為非條件刺激。若作為食物性條件反射裝置，只要在箱體的正前方設一小食盤和傳送食物丸或飲水的裝置即可。與經典條件反射的不同之處：在經典條件反射中，條件刺激與非條件刺激之間建立了某種聯繫，動物的行為反應由條件刺激控制，受強化物的規定；在操作條件反射中，動物的行為反應是隨機出現的，強化物的作用只不過是提高了能夠得到強化的那種行為反應的出現率。一般情況下，每天訓練2次，每次訓練10回～20回。在訓練後7天～10天，正常動物的正確反應率一般可在70%以上，如連續3次達到70%以上，可作為達到訓練標準。動物學會操作反應後，可觀察各種神經藥物對其操作活動的影響；也可以觀察訓練，或不同神經藥物，或破壞其特定腦區對建立操作條件反射的影響。斯金納箱在動物簡單的聯想學習或條件作用研究中起過積極作用，在神經科學的各個領域，特別是在生理心理學、神經藥理學和動物行為學等學科的研究中，也發揮著套用作用。此方法已被廣泛用於動機、情緒和覺醒等方面的研究，特別是神經藥物或腦損傷對學習記憶等高級心理機能的影響研究。
