«Портрет академика И.П. Павлова» кисти М.В. Нестерова представляет тип портрета-картины, портрета-символа, в котором конкретная личность становится олицетворением определенной идеи или чувства.

Портреты Нестерова – вершина русской портретной живописи 1930-х годов, хотя до этого времени сам художник не считал себя портретистом. Он самокритично полагал, что его работы в этом жанре уступают в мастерстве произведениям предшественников.

Знакомство Нестерова с великим физиологом Иваном Петровичем Павловым (1849–1936) произошло в 1930 году. Ученый сразу покорил художника самобытностью, непосредственностью, живостью характера. По признанию Нестерова, «этот старик 81 года был “сам по себе”, и это было настолько чарующе, что я позабыл о том, что я не портретист, во мне исчез страх перед неудачей, проснулся художник, заглушивший все, осталась лишь неутолимая жажда написать этого дивного старика». Первый портрет Павлова, написанный в год знакомства и хранящийся в Государственном Русском музее, показался художнику недостаточно выразительным, и через пять лет он взялся за второй, более сложный по композиции и образу. Работал над портретом Нестеров в поселке Колтуши под Ленинградом, где располагалась научно-опытная биологическая станция, ставшая Лабораторией экспериментальной генетики высшей нервной деятельности (ныне Мемориальный музей И.П. Павлова).

Для непринужденной атмосферы сеанса художник посадил напротив Павлова его заместителя В.В. Рикмана, с которым ученый затеял оживленную беседу и даже спор. Нестеров писал: «Я работаю с остервенением, по 5–8 часов простаиваю у мольберта. Портрет почти закончен, голова вышла, бьюсь над руками характерными». В композиции картины акцентирован жест, зорко подмеченный художником: по словам Нестерова, ученый в разговоре, «оживляясь, имеет манеру для большей убедительности пристукнуть по столу кулаком». В этом выразительном, крепком ударе вытянутых, нервно сжатых в кулаки рук переданы решительность, готовность к действию, неукротимая энергия, внутренний напор и сила духа Павлова, контрастирующая с его преклонным возрастом. Кампанула, любимый цветок Павлова, вносит поэтическую ноту, а фон картины – научный городок с коттеджами для сотрудников, детище академика, придает портрету «историчность».

Картина признана шедевром портретного творчества М.В. Нестерова.