Первая в истории Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена в 1901 г. Сомнений в том, что Павлов — один из первейших кандидатов на только что учрежденную денежную награду, у научной общественности не было. Наиболее рельефно это отразилось в сообщениях прессы, опередивших событие на три года. В середине августа 1901 г. петербургская газета «Новое время» (за два месяца до выбора первого нобелевского лауреата Каролинским медико-хирургическим институтом) объявила, что награда отдана Павлову за исследования по физиологии питания* и датскому физиотерапевту Нильсу Финзену за научные разработки методов светолечения. Такое же сообщение, со ссылкой на стокгольмские круги, поместил и солидный печатный орган — «Известия Императорской Военно-медицинской академии». Это не было пустой газетной уткой. Поводом для публикаций, скорее всего, стала утечка информации из Нобелевского комитета, отразившей баталии, развернувшиеся в нем в августе 1901 г.
Первым лауреатом премии был тем не менее объявлен немецкий бактериолог Эмиль фон Беринг, создавший эффективную противодифтерийную сыворотку. В 1901 г. кандидатура Павлова была представлена в Нобелевский комитет тремя номинаторами (так именуются лица, которым направляют персональные приглашения выдвинуть своего кандидата на премию соответствующего года). Двое из них были его соотечественники и коллеги по ИЭМ — директор Института патофизиолог С.М. Лукьянов и биохимик М.В. Ненцкий. Полученные номинации рассматривались экспертами Нобелевского комитета Йонсом Иогансоном (1862—1938) и профессором Гельсингфорсского университета Робертом Тигерштедтом. Бытовало даже мнение, что Альфред Нобель приписал к премиям по медицине отдельно и физиологию в связи со знакомством с работами Павлова. Ведь Нобель долго жил в России, еще при жизни жертвовал крупные суммы на расширение павловской лаборатории в ИЭМ.
В 1902 г. И.П. Павлов получил восемь номинаций. Из подданных Российской империи, помимо Тигерштедта из Гельсингфорса, его выдвинул профессор Московского университета, крупный невропатолог В.К. Рот. Среди иностранных номинаторов — ученые из Льежа, Страсбурга, Мюнхена, в том числе знаменитый биохимик, профессор Страсбургского университета Ф. Гофмейстер.
В 1903 г. среди номинаторов снова преобладают профессора из российских университетов. Трое — представители Казанского университета, в том числе один из основоположников отечественной школы нейрохирургии В.И. Разумовский, будущий ректор Саратовского университета, отстраненный в 1912 г. от должности за отказ поддержать реакционные реформы Кассо. Четвертый — профессор Варшавского университета патофизиолог Н.Г. Ушинский и пятый — все тот же Тигерштедт. Замыкал список номинаторов этого года недавний эксперт Иогансон.
В 1904 г. Павлов был представлен в Нобелевском комитете четырьмя номинациями. Три из них от иностранцев и одна от соотечественника, знаменитого патолога, профессора Новороссийского университета в Одессе В.В. Подвысоцкого. Экспертизу полученных представлений Нобелевский комитет снова поручает Иогансону.
Чтобы подготовить экспертное заключение максимально убедительным, Иогансон, вместе с Тигерштедтом, на три недели приезжают в Петербург. Не афишируя своей конечной цели, они детально знакомятся с исследованиями Павлова по физиологии пищеварения. Несколько дней подряд им подробно показывали все павловские лаборатории: и знаменитое мнимое кормление, и наблюдательное «окошко» в желудке, и, конечно же, «маленький желудочек». Для наглядности многие операции проводились •прямо в присутствии высоких гостей. Оперировал сам Иван Петрович. Мастерство Павлова поразило зарубежных ученых.
Командировка прошла успешно, столь же благополучно было воспринято в Нобелевском комитете их заключение, и 20 октября 1904 г. ассамблея Каролинского института провозгласила Ивана Петровича четвертым лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине. Формула ее присуждения звучала так: «За работы по физиологии пищеварения, которые изменили и расширили наши представления в этой области».
И.П. Павлов был первым, кто получил премию за теоретические исследования. В своем нобелевском докладе он четко сформулировал главную задачу своей науки — «проникать все глубже и глубже в нашем знании организма как чрезвычайно сложного механизма». Иначе говоря, его исследования решали проблемы завтрашнего дня, заглядывали за горизонт, носили фундаментальный характер.