Ilościowa analiza zachowania rozpoczęła się od Burrhusa Frederica Skinnera, który wynalazł obiektywne sposoby mierzenia i obserwowania zachowania. Jego najbardziej znaczącym dziełem było operanckie pudełko na kamerę. Za pomocą tego urządzenia Skinner był w stanie obserwować i manipulować zachowaniem zwierzęcia, mierząc liczbę odpowiedzi, które wytworzyło w danym okresie, zwanych szybkością odpowiedzi. Skinner odkrył, że niektóre zdarzenia zwiększają szybkość odpowiedzi, podczas gdy inne ją zmniejszają. Szybkość odpowiedzi mierzono za pomocą rejestratora zbiorczego podłączonego do komory operacyjnej.
Warunkowanie instrumentalne zostało po raz pierwszy odkryte przez psychologa Edwarda Thorndike’a i odnosi się do rodzaju uczenia się, w którym konsekwencje wpływają na zachowanie lub reakcje. Według Thorndike’a reakcje są wzmacniane przez korzystne konsekwencje i osłabiane przez niekorzystne konsekwencje. Thorndike nazwał ten związek między reakcją a konsekwencją prawem skutku, a jego odkrycie pobudziło wiele badań eksperymentalnych w gałęzi psychologii zwanej behawioryzmem.
Skinner był pierwszym psychologiem, który wymyślił sposób mierzenia prawa efektu Thorndike’a. Zaprojektował skrzynkę z komorą operanta, która pozwalała obserwować, manipulować i rejestrować zachowanie zwierzęcia. Skrzynia z komorą operanta była używana dla szczurów i innych zwierząt i została skonstruowana tak, aby pewne zachowania, takie jak naciskanie dźwigni, skutkowały konsekwencjami, takimi jak dostarczanie jedzenia. Skinner zaprojektował rejestrator kumulacyjny, który mógł mierzyć reakcje, takie jak naciśnięcia dźwigni i rejestrowany wskaźnik odpowiedzi. Manipulował czynnikami środowiskowymi, które wpływały na szybkość odpowiedzi i odkrył, że niektóre czynniki zwiększają szybkość odpowiedzi, podczas gdy inne ją zmniejszają.
Warunkowanie instrumentalne wykazało, że szybkość odpowiedzi jest determinowana przez bodziec dyskryminacyjny. W tego typu warunkowaniu bodziec dyktuje, jakie zachowanie spowoduje konkretną konsekwencję. Skinner odniósł się do dyskryminacyjnego bodźca jako do zdarzenia poprzedzającego zachowanie i określił związek między dyskryminacyjnym bodźcem, zachowaniem i konsekwencją jako trzyokresową ewentualność.
Behawioryści badają zachowanie, kontrolując relacje między trójokresową ewentualnością. Manipulowanie tymi relacjami daje pięć różnych wyników: pozytywne wzmocnienie, negatywne wzmocnienie, kara, koszt odpowiedzi i wyginięcie. Każdy z tych wyników ma inny wpływ na wskaźnik odpowiedzi.
Pozytywne wzmocnienie skutkuje wzrostem wskaźnika odpowiedzi, ponieważ po odpowiedzi następuje przyjemny bodziec. Podobnie negatywne wzmocnienie powoduje wzrost wskaźnika odpowiedzi; dzieje się tak jednak, ponieważ zatrzymuje negatywny bodziec. Karanie prowadzi do spadku wskaźnika odpowiedzi, ponieważ odpowiedź skutkuje bodźcem awersyjnym, podczas gdy koszt odpowiedzi powoduje spadek wskaźnika odpowiedzi, ponieważ reakcja zatrzymuje pozytywny bodziec. Wygaszenie powoduje zmniejszenie tego, co było wzmocnioną reakcją, ponieważ po tej reakcji nie następuje już wzmocnienie.