rak "öğrenci"ye uygulayacağını sandığı şokun neye benzediği hakkında bir fikir verilmiş oluyordu. "Öğretmen"e daha sonra "öğrenci"ye öğretmesi amacıyla sözcük çiftlerinden oluşan bir liste veriliyor, öğretmen de bu listeyi önce öğrenciye bir kere okuyarak işe başlıyordu. Ardından öğretmen listeyi oluşturan sözcük çiftlerinin ilk sözcüklerini teker teker okuyor, okuduğu her sözcük için öğrenciye dört adet seçenek sunuyor, öğrenci de bu seçenekler arasından doğru olduğunu düşündüğü cevabı bildirmek için bir cevap düğmesine basıyordu. Verdiği cevap yanlış ise, her yanlış cevap sonucu giderek artan elektrik şoklarına maruz kalıyordu. Cevap doğru ise öğretmen sonraki sözcük çiftine geçiyordu.

Denekler, öğrencinin verdiği her yanlış yanıta karşılık onun gerçek şoklara maruz kaldığını sanıyorlardı. Gerçekte ise şok uygulanmıyordu. İşbirlikçi denek gerçek denekten ayrıldığı zaman, geçtiği odada elektroşok makinesine bütünleştirilmiş bir ses kayıt cihazını çalıştırıyordu, bu cihaz da her şok seviyesine karşılık önceden kaydedilmiş bir çığlık sesini çalıyordu. Voltajın birkaç defa artırılmasından sonra aktör, kendisini yan odadaki denekten ayıran duvarı yumruklamaya başlıyordu. Birkaç defa yumrukladıktan ve kalp rahatsızlığını hatırlattıktan sonra ise artık sorulara cevap vermemeye ve şikayette bulunmamaya başlıyordu.

Bu noktada pek çok denek, öğrencinin ne halde olduğunu öğrenmek için deneyi durdurmak istediklerini ifade ediyordu. Kimi denekler 135 voltta durup deneyin amacını sorgulamaya başlıyordu. Bunların çoğu sonuçlardan sorumlu tutulmayacaklarına dair güvence aldıktan sonra devam ediyordu. Birkaç denek, öğrenciden gelen acı dolu çığlıkları duyduklarında sinirli biçimde gülmeye başlıyor veya aşırı stres içinde olduklarını gösteren başka davranışlarda bulunuyordu.

Denek herhangi bir noktada deneyi durdurma isteğini ifade ettiği zaman kendisine aşağıdaki sırayı takip eden sözlü uyarılarda bulunuluyordu:


Denek bu dört uyarıdan sonra bile hala durmak istediğini ifade ederse deney durduruluyordu. Tersi durumda ise deney ancak denek en yüksek şok olan 450 voltu 3 kere art arda uyguladıktan sonra durduruluyordu.

Milgram, deney gerçekleştirilmeden önce Yale üniversitesinin 14 psikoloji yüksek lisans öğrencisiyle sonuçların ne olacağına yönelik bir anket yaptı. Katılımcıların tümü, sadece birkaç sadist eğilimli deneğin (%1,2) en yüksek voltajı uygulayacağını düşünüyordu. Milgram ayrıca meslektaşları arasında da sözlü bir anket yaparak onların da sadece birkaç deneğin çok kuvvetli şok uygulayacağını düşündüklerini öngördü.

Milgram'ın ilk deney dizisinde öndeneklerin %65'inin (40 öndenekten 26'sının) deneydeki en yüksek gerilim olan 450 voltu, her ne kadar epey huzursuzluk hissetmiş olsalar da, uyguladıkları görüldü. Hepsi deneyin bir noktasında durup deneyi sorgulamış, hatta bazıları kendilerine ödenen parayı geri vereceklerini söylemişlerdi. Katılımcılardan hiçbiri 300 volt seviyesinden önce şok uygulamaktan tereddütsüzce vazgeçmedi. Deneyin çeşitlemeleri daha sonra Milgram'ın kendisi tarafından ve dünya genelinde farklı psikologlarca gerçekleştirildi; sonuçlar birbirine yakındı. Bu çeşitlemelerle deneyin özgün sonuçlarının onaylanmasına ek olarak deney düzeneğindeki değişkenlerin etkileri de ölçülmüş oldu.

Maryland Baltimore Eyaleti Üniversitesi'nden Dr. Thomas Blass, deney tekrarlarından elde edilen sonuçlar üzerinde bir meta-analiz yürüttü. Bulgularına göre ölümcül gerilimler uygulayabilen katılımcıların oranı, yer ve zamandan bağımsız olarak dikkat çekici bir biçimde sabitti: %61 ile %66 arasında seyrediyordu.

Philip Zimbardo'nun bildirdiğine göre, deneyin farklı şekilde bittiği durumlara pek rastlanmadı. Zimbardo'nun bu yöndeki sorusu üzerine Milgram'ın notlarına ve anılarına göre, son şokları uygulamayı reddeden katılımcılardan hiçbiri ne deneyin kendisinin durdurulmasını talep etti, ne de izin almadan odayı terkederek kurbanın durumunu kontrol etti.

Milgram, "İtaat" isimli bir belgesel hazırlayarak deneyi ve sonuçlarını gösterdi. Toplumsal psikoloji üzerine ayrıca beş farklı film daha hazırladı ki bunlardan bazıları deneylerine değiniyordu.

Milgram'ın deneyi, katılımcılar üzerinde yarattığı aşırı duygusal kaygı nedeniyle bilimsel deneylerin etiği konusunda kuşkular uyandırdı. Milgram'ın lehine bir gerçek: Katılanlar arasında yapılan ankete göre katılımcıların %84'ü bu deneye katılmış olmaktan "memnun" veya "çok memnun" olduklarını, %15'i nötr olduklarını (tüm katılımcıların %92'si ankete katıldı) ifade ediyorlardı.. Pek çoğu sonradan teşekkür mesajları yolladı. Milgram eski katılımcılardan art arda asistanlık ve ekibe katılma teklifleri aldı. Altı yıl sonra, Vietnam Savaşının en ateşli olduğu günlerinde, deneyin katılımcılarından biri Milgram'a bir mektup göndererek deneyde çektiği strese rağmen neden "memnun" olduğunu açıkladı:

1964'te deneye katıldığımda, her ne kadar birisine acı çektirdiğimi sansam da bunu neden yaptığım hakkında en ufak bir fikrim yoktu. Ne zaman kendi inançları doğrultusunda hareket ettiklerini ve ne zaman uysalca otoriteye itaat ettiklerini ayırt edebilen çok az insan var. ... Kendimi otoritenin çok yanlış şeyler yapmamı isteyen emrine teslim edeceğimi bile bile askere alınmama izin vermem, kendimden korkmama sebep olacaktı. Eğer bana vicdanî retçi statüsü verilmezse hapishaneye gitmeye tamamen hazırım.  ... Bu gerçekten de inançlarıma sadık kalmamın tek yolu. Tek umudum, kurul üyelerinin de kendi vicdanlarına göre aynı şekilde hareket etmesi...

Ne var ki, eski katılımcılardan bazılarının hayatını değiştiren bu etki, herkeste aynı değildi. Deneyden sonra katılımcılardan çağdaş standartlara göre geribildirim alınmamıştı, ve ayrılırken yapılan mülakatlara göre pek çoğunun deneyin tam olarak neden yapıldığı hakkında bilgisi yoktu.

Deneyler ayrıca daha duygusal türden eleştiriler de uyandırdı, bunlar deney düzeneğinin etiğinden ziyade deneyden çıkarılacak sonuçlarla ilgiliydi. Yale'de 1961'de yapılan deneyin katılımcılarından Joseph Dimow, "Yahudi Dünyası" "(İng.: Jewish Currents)" sitesindeki yazısına göre "deneyin baştan beri Nazi dönemindeki Almanlar gibi Amerikalıların da ahlak dışı emirlere itaat edip etmeyeceğini görmek için yapıldığı"ndan kuşkulanıyordu. Aslında bu, deneylerin açıkça ifade edilen hedeflerinden biriydi. Milgram'ın kitabı olan Otoriteye İtaat'tin önsözünden alıntı yapılacak olursa: "Bu soru, Nazi devrinin o çok lanetlediğimiz itaat şekilleri ile bizim laboratuvarda çalıştıklarımız arasında bir ilişki olup olmadığı meselesinden doğar."

Milgram ulaştığı sonuçları açıklayan iki ana kuram geliştirdi.

Milgram, "Otoriteye İtaat: Deneysel bir Bakış" isimli kitabında deneyin kendi yürüttüğü 19 çeşitlemesini anlattı. Genel olarak kurbanın ortamdaki varlığı arttıkça itaatin azaldığını, otoritenin ortamdaki varlığı azaldığında ise itaatin yükseldiğini tespit etti (1-4 arası deneyler). Örneğin, deney gözlemcisinin yönergelerinin katılımcılara sadece telefonla iletildiği bir sürümde (2. deney), itaat %21 azalıyordu; ilginç bir nokta olarak, birkaç katılımcı deney gözlemcisini "deneye devam ediyormuş gibi yaparak" kandırmaya çalışmıştı. "Öğrenci"nin ortamdaki varlığının en yakın olduğu sürümde ise denekler öğrencinin kollarını kabakuvvet kullanarak şok cihazına temas ettirmeye çalışıyorlardı, bu da itaati düşürüyordu. Bu son sürümde deneklerin ancak %30'u deneyi tamamlayabilmişti.

8 numaralı sürümde, denekler kadınlardan seçildi (Milgram'ın diğer tüm deneylerinde denekler erkekti). İtaatte kaydadeğer bir farklılık gözlenmedi, ancak daha yüksek stres seviyeleri tespit edildi.

Bir sürümde (10. deney), Milgram Connecticut'taki Bridgeport şehrinde mütevazı bir ofis kiralayarak deneyin "Bridgeport Araştırma Kurumu" adında, Yale Üniversitesinden bağımsız bir ticari girişim tarafından düzenlendiği sanısını yarattı. Buradaki amaç, Yale Üniversitesi'nin sahip olduğu prestijin deneklerin davranışı üzerindeki olası etkisini safdışı bırakmaktı. Bu şartlar altında itaat %47.5'e düştü.

Milgram ayrıca otoritenin gücü ile uyuşumun gücünü birleştirdi. Bu deneylerde deneğin yanına arkadaş baskısı uygulamak üzere bir veya iki "öğretmen" daha kondu; bu öğretmenler de, öğrenci gibi, anlaşmalı aktörlerdi. Deneğin grup arkadaşları olduğunu sandığı bu kişilerin eklenmesi, deney sonuçlarını ciddi biçimde etkiledi. Ek iki öğretmenin emirleri reddettiği sürümde (17. deney) 40 denekten sadece 4'ü deneye devam etti.

Başka bir sürümde (18. deney), deneğe ek görevler verildi (soruları mikrofona okumak veya öğrencinin cevaplarını kaydetmek gibi). Bu deneyde de deneğe eşlik eden ve gözlemcinin tüm emirlerine itaat eden bir yalancı öğretmen bulunuyordu. Bu çeşitlemede 40 denekten sadece 3'ü gözlemcinin emirlerine karşı geldi.

Milgram'ın deneyi üzerinde yakın geçmişte yapılan bazı çeşitlemeler farklı bir yorum öneriyordu. İtaat ve otorite kavramlarına yer vermeyen bu yoruma göre Milgram'ın denekleri, olayların gidişini kontrol edemeyeceklerini hissettikleri ve dolayısıyla sorumluluğu sırtlarından attıkları özel bir tür öğrenilmiş çaresizlik sergiliyorlardı.

Yakın geçmişteki başka bir deneyde şok yiyen bir aktör yerine bir bilgisayar simülasyonu konuyordu; şoku veren denekler karşılarında gerçek bir insan olmadığının farkındaydı ancak sonuçlar yine aynı çıktı.

Buradaki kaydadeğer gözlem, bir insanın normal koşullar altında başka bir insana zarar vermek istemeyeceğidir. Ancak ciddi bir zorlama altında kişinin aklı karışabilmekte ve kişiyi kendi davranışları için bir otoritenin onayını aramaya sevketmektedir. Böylece emir verilen kişinin, davranışlarını açıklayacak bir otorite olduğu düşüncesiyle, sadece doğru olduğunu düşündüğü bir işi yaptığı bir durum ortaya çıkmaktadır. Bunun sonucu olarak da kişinin başlangıçta kendi davranışlarını yargılayacak çok az veya hiç etik kuralı olmadığı için başka bir kişiyi etik dışı olarak incittiği görüşünü benimsemeyecektir.

Nisan 1995 ile Haziran 2004 arasında, ABD'deki bazı gözde fast food restoranlarındaki çalışanlara bir dizi telefon şakası yapıldı. Şakayı yapa