Пчёлы имеют высокоразвитую нервную систему и органы чувств, благодаря которым осуществляется постоянная связь пчелиной семьи как с внешним миром и так и друг с другом внутри семьи. Нервная система управляет всей жизнедеятельностью медоносной пчелы. Органы чувств передают сигналы о любых изменениях в окружающей среде в центральную нервную систему. Последняя согласует работу всех органов применительно к этим изменениям и они соответствующим образом реагируют на них. Всё это называется рефлексом и подробно описано Павловым. 

Пчёлы, впрочем, как и другие живые существа, рождаются с уже готовым набором рефлексов (инстинктов), заложенным на генетическом уровне. Только что родившиеся пчёлы начинают выполнять ульевые работы, которым их никто не учил. Внутри гнезда им помогают в этом осязание и обоняние, вне улья – обоняние и зрение. Наиболее мощными инстинктами, управляющими поведением пчёл в разные периоды, являются инстинкты размножения, сбора пищи, строительный и охраны гнезда. При всём многообразии поведения десятков тысяч особей пчелиной семьи, оно направлено на достижение одной единственной задачи – продолжению рода, непрерывности его существования.

Особенно силён инстинкт сбора пищи. Пчёлы за короткий период цветения медоносов собирают значительные запасы корма, которого с избытком хватает и им на долгую зиму, и пчеловоду «для поддержки штанов». Нектар, принесенный в улей, служит сигналом к массовому полету пчёл за взятком, и сбор корма происходит до тех пор, пока в природе есть хоть какой-то взяток, а в гнезде — место для его складирования. Инстинкт сбора пищи подавляет все другие, в том числе и инстинкт роения, если взяток сильный. Напротив, при слабом взятке инстинкт роения подавляет пищевой и семья слабо работает на медосборе.

Строительный инстинкт проявляется с особой силой тогда, когда пчёлы обустраивают новое гнездо или исправляют старое, у которого нарушена целостность. Этот инстинкт используется пчеловодами при проведении некоторых противороевых мероприятий.

Поведение пчёл определяется не только внешними раздражителями, но и состоянием их организма на определённом этапе её развития. Кормят личинок, например, лишь те пчёлы, у которых функционируют глоточные железы, а пчёлы, у которых начинают функционировать железы восковыделительные – занимаются строительством сотов. Как уже говорилось, определённому этапу развития отдельных особей пчелиной семьи соответствует вполне определённая функция, хотя при некоторых неординарных обстоятельствах пчёлы могут переключаться на работы, не свойственные их возрасту.

Разделение труда, в комплексе с функционированием пчелиной семьи как единого организма, позволяет пчёлам противостоять неблагоприятным факторам и повышает возможность их выживания как вида. Отдельная особь может поднять температуру своего тела лишь на несколько градусов и не в состоянии выжить вне гнезда даже в летнее время. Находясь же в семье, пчёлы способны удерживать температуру 34—35°C, независимо от температуры внешнего воздуха. Ужаление человека или животного не защищает пчелу, а является причиной её гибели, тогда как массовое нападение пчёл на противника является очень эффективным механизмом защиты и способом сохранения семьи. Срок жизни пчелы весьма ограничен, а в летнее время – катастрофически мал, что же касается пчелиной семьи, то она может существовать десятки лет, постоянно обновляясь и давая новые семьи в виде роёв.

Кроме безусловных, у пчёл существует и другой вид рефлексов, называемых условными, появляющимися или вырабатываемыми, как ответная реакция, в результате воздействия определённых внешних условий или раздражителей. Примером тому является кратковременное возвращение пчёл к медоносам, переставшим выделять нектар или дрессировка пчёл на определённый медонос при помощи подкормок с добавлением аромата этого медоноса. Примером подобного рефлекса является и нападение пчёл на пчеловода, неумело и несвоевременно вторгающегося в жизнь пчелиных семей, при появлении его на пасеке. Причём замечено, что пчёлы, нападая на пчеловода в его обычной пасечной одежде, не проявляют агрессивности на человека в одежде другого цвета.

Условные рефлексы очень важны (запоминание местоположения улья, пути к медоносам и к пасеке, окраски, формы и запаха медоносов), но утрачиваются так же быстро, как и приобретаются. Именно поэтому сформированные отводки часто отвозят далеко от пасеки, чтобы пчёлы «забыли» дорогу к улью, из которого они были взяты.

Основой жизнедеятельности пчелиной семьи, превращающей её в единый организм, является постоянный обмен кормом. Кормя расплод и матку, передавая нектар и пыльцу друг другу при их заготовке и переработке, пчёлы распространяют внутри гнезда выделяемое маткой маточное вещество, которое регулирует все физиологические и поведенческие процессы семьи.