Эксперимент представлял собой психологическое исследование реакции человека на ограничение свободы, условия тюремной жизни и влияние навязанной социальной поведенческой модели. Участниками эксперимента были добровольцы, которые играли роли охранников и заключенных в условной тюрьме в подвале университета.
Все участники быстро приспособились к ролям и, вопреки ожиданиям психологов, там стали возникать опасные ситуации: у каждого третьего "охранника" вскрылись садистские наклонности, а заключенные получили ряд психологических травм и были раньше времени исключены из эксперимента. Уже на второй день "игр" в "тюрьме" вспыхнул бунт. Эксперимент прервали сильно раньше сроков по этическим соображениям.
По стечению обстоятельств, вскоре после окончания исследований произошли кровавые бунты в тюрьмах Сан-Квентина и Аттики, и Зимбардо доложил о своих наработках в эксперименте Минюсту США. В них указывалось, что ситуация влияет на поведение человека больше, нежели внутренние особенности личности.
Тем не менее со стороны психологов выводы Замбардо были подвержены резкой критике: автора эксперимента упрекали в неспособности проверить собственные выводы на основании уже имеющихся данных о, например, гитлеровских концентрационных лагерях. Акцент был сделан в том числе на факторе, касающемся важности этических и моральных установок заключенных, которые могут быть различными в общих для всех условиях тюрьмы.
Кроме того, критики отмечали, что экспериментатор мог значительно влиять на ход эксперимента, в некоторой степени снимая ответственность с испытуемых за их поведение, что создавало ситуации, где участники "игры" были способны на поведение гораздо худшее, чем в своей обычной жизни.
В 2008 году сам психолог признался, что уже не смог бы повторить эксперимент законным способом, а уже проведенный остался в "этических капсулах времени".