1971年，美國心理學家菲利普·津巴多在斯坦福大學任教，他將心理係大樓的地下室的一些房間和走廊改造成了一所“監獄”，並將每個房間裝修成牢房的樣子，還標有牢房號碼。以此來研究人們的虐待心理傾向到底是先天就存在的，還是後天養成的。
當一切都準備就緒之後，津巴多教授邀請斯坦福大學的學生作為實驗對象。在實驗開始之前，他們先對這批學生進行專門的測試，以確認他們是“心理健康，沒有疾病的正常人”。結果，有70名學生參與了測試，但僅有24名通過。隨後，這24名學生以隨機的方式被分為兩組，分別扮演“監獄”中的角色：有9名學生充當“囚犯”，9名學生以3人為一組輪班擔任“看守”，剩下的6名則作為實驗候補。
之後，津巴多對他們進行為期兩個星期的實驗觀察。其實，在實驗開始之前，津巴多曾認為，這可能隻是無聊的兩個星期。因為實驗剛開始時是比較尷尬的，不管對於“看守”還是“囚犯”來說，他們都需要時間來進入角色。
為了讓實驗更真實，“囚犯”的身份都是用數字來代替的，而且還讓他們穿上囚衣，手上和腳上都戴著手銬和腳鐐。同時，津巴多還與現實中的警方合作，讓警方對那些“囚犯”進行逮捕，並給他們的頭上套上牛皮紙頭套。而作為“看守”的實驗對象則穿著警服，戴著墨鏡，以提升權威感。當“囚犯”被關進監獄後，“看守”會對他們進行搜身。而那些參與實驗的學生們曾被告知，在實驗的過程中，他們的部分人權有可能會遭到侵犯。
於是，一些“囚犯”開始挑戰權威，他們故意將自己衣服上的編號撕掉，當“看守”下命令時他們也不予理會，還不斷地取笑對方。而這些“看守”則開始對“囚犯”采取各種措施，進行“鎮壓”：第一天晚上，他們就讓“囚犯”在半夜起床、做俯臥撐等，有時候還故意騎在他們身上來加大懲罰力度。對此，“囚犯”為了表達他們的不滿，將監獄的隔斷打通，並用床抵住牢門，不讓“看守”進來。