许多行为有其遗传基础，这一点是经科学实验屡次证实的。一种实验是在同一环境下比较不同遗传品系的行为差异。现在常使用自交系的实验动物，例如使同窝的小鼠互相交配，如此繁衍20代以后，则各个体之间的遗传性状已很少差异。然后再比较不同自交系的动物在同一实验条件下的行为表现，如进攻性、筑巢行为、学习能力等等。为了进一步排除实验环境的差异，甚至将实验小鼠在生后便交换由另一方亲鼠哺育。但这一切实验均发现，双方行为确有差异。
另一种实验可称选择实验。例如令大鼠作迷宫实验，然后选取高能者与高能者交配,低能者与低能者交配。经若干代后便可选育出两个有明显行为差异的品系。这也证明行为存在遗传基础。
在一些人类染色体畸变(克莱因费尔特氏综合征)的患者中常可观察到行为异常，但我们却无法据此将其行为特征归之于哪些基因。但在动物实验中，例如使“清洁型”和“不清洁型”蜜蜂杂交，发现其子代中出现4种行为类型的个体。“清洁型”蜜蜂的幼虫死于蜂房时，其工蜂打开蜂房并将死虫移走，“不清洁型”则任死虫在蜂房内腐烂。但杂交子代中除有类似亲代“清洁型”和“不清洁型”的个体外，还有一部分只打开蜂房但不移走死虫，而另一部分自己不打开蜂房但却可从被其他蜂打开的蜂房中移走死虫。4个类型的个体数相近,这说明行为是由多基因控制的,在这里至少应有两个基因：1个编码打开蜂房的行为，1个编码移走死虫的行为。
本能行为并非都是与生俱来的。许多本能行为须经历一段发育才能表现出来，这称为行为的成熟过程。最明显的例子是性行为，要待性器官充分成熟之后才能出现。
本能行为比较定型,在同一种的个体间基本一致,即或是单独隔离饲养（排除向同种个体学习的可能性）也依然出现并保持一致。有的本能行为可以很复杂，如蜘蛛织网，但总的说来它没有习得行为那样的复杂多样。 环境是多变的，仅靠定型的本能行为无法应付种种“意外”，因而在绝大多数动物中都可以见到程度不等的学习能力。通过学习，动物能更有效地适应它所处的具体环境，而且通过学习，亲代的经验可以传递给下一代。在低等动物，适应环境的本领是通过自然选择而保留下来并主要通过遗传而传给下代。但在高等动物，适应环境的本领还可以通过行为学习来传给下代，这常称为文化传递以区别于前一种遗传传递。正是依赖这种文化传递，才出现了种种有“智慧”的动物，才出现了人类及现代文明。
习得行为是动物生后从经验中学习来的。很多学者把“习惯化”视为最简单的一种学习。例如周围的草叶声响可能引起动物警觉，因为这可能意味着有天敌入侵。但对于持续不变的草叶声响，动物一般是不作出应答的。这种“学会不作出应答”的过程称为习惯化。这个过程极为重要，因为一个动物的全身感官时刻在经受着种种刺激,但只需要对极小一部分“信息”作出应答,而把其他“噪音”过滤掉。习惯化过程类似感觉适应现象（人们穿衣后即不再时刻感觉到衣服的触压感），但两者并非同一过程，因为习惯化时感觉仍存在，只是不作出应答而已。目前在包括原生动物的一切动物分类阶元中均已发现这个过程。而在无脊椎动物海兔中业已阐明习惯化过程的分子机理（E.R.坎德勒，1982）。
学习的主要生理机制是条件反射。И．П．巴甫洛夫的经典式条件反射实验主要是在狗身上做的。食物是非条件刺激，它可引起狗的流涎（非条件应答），这是一种本能活动。但如先给铃声，随即给以食物，经多次重复，单独铃声也可引起流涎，这个过程称为条件化，而铃声称为条件刺激。对这个实验曾有两种解释。过去常认为，狗通过条件化“学会对条件刺激（如铃声）作出应答”。但近年有学者认为，狗通过条件化“学到的是对非条件刺激（食物）的期待”。