В своем эксперименте Милгрэм пытался прояснить вопрос: сколько страданий готовы причинить обыкновенные люди другим, совершенно невинным людям, если подобное причинение боли входит в их рабочие обязанности? В нем была продемонстрирована неспособность испытуемых открыто противостоять «начальнику» (в данном случае исследователю, одетому в лабораторный халат), который приказывал им выполнять задание, несмотря на сильные страдания, причиняемые другому участнику эксперимента (в реальности подсадному актеру). Результаты эксперимента показали, что необходимость повиновения авторитетам укоренена в нашем сознании настолько глубоко, что испытуемые продолжали выполнять указания несмотря моральные страдания и сильный внутренний конфликт.

Участникам этот эксперимент был представлен как исследование влияния боли на память. В опыте участвовал экспериментатор, испытуемый и актёр, игравший роль другого испытуемого. В соответствии с заявленным заданием один из участников должен заучивать пары слов из длинного списка до тех пор, пока не запомнит каждую пару. Работа же другого участника заключалась в проверке памяти первого и в применении по отношению к нему все более сильного электрического разряда в качестве наказания за каждую совершенную им ошибку. В дальнейшем будем называть первого «Учеником», а второго «Учителем».

В начале эксперимента между испытуемым и актёром «по жребию» распределялись роли Учителя и Ученика, для чего использовались сложенные листы бумаги со словами «Учитель» и «Ученик». В действительности же испытуемому всегда доставалась роль Учителя. После этого Ученика привязывали к креслу, к которому был прикреплён электрошокер. Как Ученик, так и Учитель получали «демонстрационный» удар током в 45 вольт.

Дальше Учитель уходил в другую комнату и должен был давать ученику простые задачи на запоминание. При каждой ошибке Ученика испытуемый должен был нажимать на кнопку, и тот «получал» удар током в 45 вольт (на самом деле актёр, игравший ученика, только делал вид, что получает удары током). Затем после каждой ошибки Учитель должен был увеличивать напряжение на 15 вольт вплоть до 450 вольт.

В дальнейшем динамика эксперимента развивалась по следующему сценарию: на «150 вольтах» актёр начинал требовать прекратить эксперимент. Экспериментатор на это отвечал Учителю: «Эксперимент требует, чтобы вы продолжали. Продолжайте, пожалуйста.» По мере увеличения напряжения актёр разыгрывал всё более сильный дискомфорт, затем сильную боль, и, наконец, орал, чтобы эксперимент прекратили. Если испытуемый проявлял колебания, экспериментатор заверял его, что берёт на себя полную ответственность как за эксперимент, так и за безопасность ученика, и что эксперимент должен быть продолжен. При этом, однако, экспериментатор никак не угрожал сомневающимся Учителям и не обещал никакой награды за участие в этом эксперименте.