桑代克使用的实验仪器是一个用条做成的迷笼。笼子的门上有个开关，只要笼子里的动物触动一下开关，就能打开笼门并得到食物起先，实验是用小猫做的。桑代克把一只饥饿的小猫放入迷笼，把食物放在笼外它看得见却够不着的地方，然后详细记录小猫在笼子中的行为表现。
结果发现，开始时小猫想用爪子直接去抓取迷笼外的食物（鱼或肉），但不能成功，便表现出极度的不安和逃脱的冲动，竭力想“挤”出迷笼，在迷笼里乱跳、乱撞，胡乱地咬木条。在这样一系列的盲目而亲乱的活动中，偶然碰到了开关，从而打开笼门吃到了食物。第二次再把小猫放入迷笼时，它虽然仍然表现出类似于第一次的多余动作，但大多是在靠近开门装置的附近活动，而且从进入迷笼到逃出迷笼所花的时间也比第一次少了一些。
这样，经过许多次的重复以后，小猫的那些盲目乱冲、乱抓、乱咬的行为逐渐减少，它从笼子里逃出来所需的时间也越来越短，以至最后把小猫一放人迷笼，它就能很快地打开开关，逃出迷笼。这表明，猫完成了这一问题解决过程的学习。
在猫的迷笼学习实验的基础上，桑代克后来还用狗、小鸡、猴子等做过实验，结果发现所有这些动物的行为表现都很相似。初次进入迷笼时，它们的活动都不是根据对笼子性质的理解，而是依照某种一般的冲动行事。随着错误反应的逐渐减少，正确反应的逐渐巩固，最终形成了稳定的刺激一反应联结。因此，桑代克认为，学习即联结，学习即试误。
