Les participants ont été informés qu'ils participeraient à une "expérience d'apprentissage". Le participant jouait le rôle d'un "enseignant" dans lequel il devait poser des questions à l'"apprenant". Chaque fois que l'apprenant se trompait de question ou ne répondait pas, l'enseignant devait appuyer sur un bouton pour lui administrer un choc électrique. Le voltage augmentait à chaque fois. Dans la version originale de l'expérience, l'enseignant et l'apprenant se trouvaient dans des pièces séparées, mais pouvaient se parler à travers le mur.
En fait, les chocs électriques ont été simulés. Les "apprenants" étaient en fait des acteurs, qui faisaient seulement semblant d'avoir mal. Au fur et à mesure que les "chocs" augmentaient, leurs cris de douleur devenaient plus forts. Ils protestaient, frappaient le mur et cessaient de répondre aux questions. Les chocs ont finalement atteint des niveaux qui auraient été mortels s'ils avaient été réels. À ce moment-là, l'apprenant s'est tu.
Beaucoup a été fait pour faire croire aux sujets que c'était réel. À leur arrivée, on leur a dit que l'acteur était un autre volontaire et que les rôles d'"enseignant" et d'"apprenant" seraient décidés au hasard par tirage de bouts de papier. En fait, les deux bouts de papier indiquaient "enseignant", et l'acteur a donc fait semblant d'avoir choisi "apprenant". La machine à choc électrique émettait des bruits de bourdonnement et pouvait donner un léger choc réel de 45 volts. L'enseignant essayait cela avant le début de l'expérience.
Si, à un moment donné, le sujet ("l'enseignant") voulait arrêter l'expérience, l'expérimentateur avait des instructions sur ce qu'il devait lui dire. Ces instructions étaient connues sous le nom d'"aiguillons verbaux". Les incitations que l'expérimentateur devait utiliser étaient, dans cet ordre :
- Continuez, s'il vous plaît.
- L'expérience exige que vous continuiez.
- Il est absolument essentiel que vous continuiez.
- Vous n'avez pas d'autre choix, vous devez continuer.
Il y avait quelques autres choses que l'expérimentateur était autorisé à dire. Par exemple, si le sujet demandait si l'apprenant serait gravement blessé, l'expérimentateur pouvait dire : "Bien que les chocs puissent être douloureux, il n'y a pas de dommages tissulaires permanents, alors continuez s'il vous plaît".
Si le sujet souhaitait toujours s'arrêter après l'utilisation des quatre principaux aiguillons, l'expérience était interrompue. Sinon, elle est arrêtée après que le sujet ait donné le choc maximum de "450 volts" trois fois de suite.