Kaipuukokeet
Harvardin yliopistosta valmistuttuaan Milgram otti vuonna 1960 vastaan apulaisprofessorin paikan Yalen yliopistossa. Siellä hän rajasi tutkimuksensa tottelevaisuuteen. Koska hän oli nuoruudestaan lähtien ollut terävästi tietoinen juutalaisesta perinnöstään ja Euroopan juutalaisten kärsimistä tragedioista holokaustin aikana, hän oli kiinnostunut ymmärtämään tekijöitä, jotka saivat ihmiset aiheuttamaan vahinkoa toisille. Hän suunnitteli ennennäkemättömän kokeen, joka myöhemmin tunnettiin nimellä Milgramin koe, jossa auktoriteettihahmo (kokeen suorittaja) käski koehenkilöitä, jotka uskoivat osallistuvansa rangaistusta ja muistia käsittelevään oppimiskokeeseen, antamaan näennäisen kivuliaita iskuja avuttomalle uhrille (oppija). Sekä kokeen suorittaja että oppija olivat Milgramin palkkaamia näyttelijöitä, ja sähköiskut simuloitiin aidolta näyttävällä sähköiskugeneraattorilla, jossa oli 30 jännitetasoa, jotka nousivat 15 voltista 450 volttiin. Koehenkilöt saivat kokeen suorittajalta ohjeet antaa isku oppijalle aina, kun tämä antoi väärän vastauksen kysymykseen. Jokaisen virheellisen vastauksen myötä iskun voimakkuus kasvoi. Ennalta määrätyillä jännitetasoilla oppija (yleensä erillisessä huoneessa) joko löi viereistä seinää, huusi tuskissaan ja rukoili osallistujaa lopettamaan tai valitti kuvitteellista sydänsairautta.
Ennen kokeiden suorittamista Milgram ja Yalen psykologian opiskelijat, joita hän kysyi tällaisen tutkimuksen mahdollisista tuloksista, ennustivat, että vain hyvin pieni osa (0-3 prosenttia) ihmisistä aiheuttaisi äärimmäisen voimakkaan sokin. Niinpä Milgram yllättyi varhaisten pilottitutkimusten tuloksista, joissa useimmat osallistujat jatkoivat 450 voltin äärirajaan asti. Milgramin vuonna 1961 suorittamat ensimmäiset viralliset kokeet tuottivat samankaltaisia tuloksia – 26 miestä 40:stä tutkimukseen rekrytoidusta osoittautui täysin tottelevaiseksi kokeen suorittajalle, joka antoi iskuja 450 voltin jännitteeseen asti. Muutokset koejärjestelyissä osoittivat, että tottelevaisuus oli suurinta silloin, kun koehenkilö oli erillisessä huoneessa, toisin kuin silloin, kun hän oli koehenkilön välittömässä läheisyydessä (esim. samassa huoneessa tai riittävän lähellä kosketusta varten). Koehenkilöt pysyivät tottelevaisina huolimatta siitä, että he ilmaisivat verbaalisesti paheksuvansa iskujen jatkamista.
Milgram epäili, että koehenkilöt kamppailivat irrottautuakseen kokeesta sen asteittaisen (”liukkaan rinteen”) etenemisen vuoksi – pienistä vaatimuksista, jotka näyttivät hyväntahtoisilta, tuli yhä haitallisempia. Koehenkilöt saattoivat myös helposti mukautua, koska he pitivät itseään kokeen suorittajaa alempiarvoisempina oppimista koskevissa tiedoissaan, tai he saattoivat pitää itseään vastuusta vapaana, koska he yksinkertaisesti suorittivat kokeen suorittajan käskyjä.
Vaikka ajatuksia herättävätkin, kokeet ja niiden tulokset olivat hyvin kiistanalaisia. Tilanne aiheutti äärimmäistä stressiä koehenkilöille, joista osa koki hermostunutta naurua, joka huipentui kohtauksiin. Jälkipuinnissa Milgram ei paljastanut koehenkilöilleen koko totuutta kokeista, jolloin jotkut luulivat todella järkyttäneensä toista ihmistä; vasta monta kuukautta myöhemmin koehenkilöt saivat tietää kokeiden todellisen luonteen. Tulosten paikkansapitävyys kyseenalaistettiin myöhemmin myös kertomuksissa, joissa väitettiin, että jotkut osallistujat epäilivät olevansa tutkittavia, ja tutkimuksen tarkoituksena oli nähdä, kuinka pitkälle he tottelisivat kokeen suorittajaa.