В эксперименте Милгрэма было трое участников: двое испытуемых и экспериментатор. Один испытуемый был выбран из жителей Нью-Хейвена, штат Коннектикут, и ничего не знал о предмете и цели теста. Другой исполнял роль «провокатора» и был подготовленным актером, мужчиной средних лет. Хотя экспериментатор заранее знал, какая роль будет у каждого участника, он давал им по случайной выборке одну роль — «учителя» или «ученика», при этом неподготовленный испытуемый всегда выбирал роль «учителя», а актер — «ученика». Перед тестом экспериментатор приводил участников в комнату и рассказывал им об эксперименте, отмечая, что его основная цель — выяснить, как наказание влияет на способность человека к обучению. На первом этапе эксперимента «ученик» читал и запоминал список, составленный из пар слов, например «голубой — коробка», «хороший — день», «дикий — утка». На следующем этапе экспериментатор привязывал «ученика» к креслу и прикреплял электроды, якобы соединенные с прибором электрошока; на самом деле, конечно, никакого электрошока не было, но актер реагировал так, как будто он был. Затем экспериментатор говорил «учителю» и «ученику», что электрошок будет использоваться для оценки эффективности обучения. После этого он приводил «учителя» в соседнюю комнату и показывал ему прибор электрошока, панель которого представляла собой диск с делениями, обозначающими увеличение мощности. Деления были расположены по часовой стрелке, начиная с надписи «Легкий шок» и заканчивая несколькими делениями после надписи «Опасно: очень сильный шок» (на диске обозначение «30»). Экспериментатор давал указание «учителю» начать тестирование. По каждому вопросу «учитель» читал одно слово и затем четыре возможные пары слов. Если «ученик» отвечал правильно, выбирая нужную пару слов, «учитель» переходил к следующему вопросу. Если же ответ был неверным, то «учитель» использовал электрошок. Экспериментатор требовал от «учителя» увеличивать мощность электрошока при каждом неправильном ответе. Кроме того, очевидная цель эксперимента состояла в том, чтобы установить, улучшает ли наказание в форме электрошока обучение, как уже было показано на многочисленных экспериментах с крысами и голубями. Испытуемые не подозревали о том, что Милгрэм на самом деле тестировал степень послушания, т. е. желание человека подчиняться авторитету.
Учитывая результаты предварительной оценки того, что люди говорили относительно своих возможных действий при определенных обстоятельствах, Милгрэм рассчитывал на то, что испытуемые прекратят получать удары электрошоком при умеренном уровне боли, т. е. примерно на цифре «9», когда диск поворачивался в сторону «30». Но часто мы наблюдаем заметную разницу между тем, что люди говорят о своих будущих действиях, и тем, что они на самом деле делают. В экспериментах Милгрэма это несовпадение было поразительным. Испытуемые продолжали использовать электрошок при обучении «ученика» вплоть до максимальной интенсивности — примерно