ก่อนเริ่มการทดลอง มิลแกรมอธิบายการทดลอง ให้นักเรียนสิบสี่คนในคณะจิตวิทยาฟัง และให้พวกเขาทายว่าผลการทดลองจะออกมาเป็นอย่างไร ทุกคนทำนายว่าเพียงส่วนน้อยของอาสาสมัคร (คำตอบของนักเรียนอยู่ในช่วง 0-3% เฉลี่ย 1.2%) จะทำการทดลองจนถึงระดับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด มิลแกรมยังหยั่งความเห็นเพื่อนร่วมงานของเขาอย่างไม่เป็นทางการ และพบว่า พวกเขาเชื่อว่าอาสาสมัครน้อยมากจะทำการทดลองไปเกินการช็อกที่รุนแรงมาก[1] มิลแกรมยังหยั่งความเห็นจากจิตแพทย์สี่สิบคนจากสถาบันแพทยศาสตร์ และพวกเขาเชื่อว่าจนถึงช็อกที่สิบ เมื่อเหยื่อเรียกร้องให้ปล่อยเป็นอิสระ อาสาสมัครส่วนมากจะหยุดการทดลอง พวกเขาทำนายว่า เมื่อถึงช็อก 300 โวลต์ เมื่อเหยื่อปฏิเสธจะตอบ จะเหลืออาสาสมัครเพียง 3.73% ที่ยังทำการทดลองต่อไป และพวกเขาเชื่อว่า "มีอาสาสมัครเกินหนึ่งในสิบของหนึ่งเปอร์เซนต์เล็กน้อยจะทำการทดลองจนถึงช็อกสูงสุดบนบอร์ด"[5]

ในชุดการทดลองแรกของมิลแกรม อาสาสมัครเข้าร่วมการทดลอง 65% (26 จาก 40 คน) ทำการทดลองไปจนถึงขั้นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ 450 โวลต์ แม้หลายคนจะรู้สึกอึดอัดที่ได้ทำเช่นนั้น เมื่อถึงขั้นหนึ่ง อาสาสมัครทุกคนจะหยุดและตั้งคำถามถึงการทดลอง บางคนจะให้เงินที่จ่ายให้เข้าร่วมการทดลองคืน ตลอดการทดลอง อาสาสมัครแสดงระดับความเครียดต่าง ๆ กัน อาสาสมัครนั้นเหงื่อออก สั่นเทา พูดติดอ่าง กัดริมฝีปาก ครวญคราง จิกเล็บเข้าเนื้อตัวเอง และบางคนถึงกับระเบิดหัวเราะออกมาอย่างประสาทหรือชัก

ภายหลัง ศาสตราจารย์ มิลแกรม และนักจิตวิทยาอื่น ๆ ได้ทำการทดลองซ้ำทั่วโลก ซึ่งให้ผลคล้ายกัน[6] มิลแกรมได้สอบสวนผลกระทบของที่ตั้งของการทดลองต่อระดับการเชื่อฟังโดยจัดการทดลองในสำนักงานในที่ลับและไม่ได้จดทะเบียนในนครที่แออัด ซึ่งตรงข้ามกับที่เยล อันเป็นมหาวิทยาลัยที่ได้รับความเคารพนับถือ ระดับของการเชื่อฟัง "แม้จะลดลงบ้าง แต่ก็ไม่ได้ลดลงอย่างเห็นได้ชัด" สิ่งที่ก่อให้เกิดความแตกต่างคือ ความใกล้ชิดของ "ผู้เรียน" กับผู้ทำการทดลอง

ดร. โธมัส แบลส แห่งมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ บัลติมอร์เคาน์ตี ทำการอภิวิเคราะห์ต่อผลของพฤติกรรมที่แสดงออกมาซ้ำ ๆ ในการทดลอง เขาพบว่าร้อยละของอาสาสมัครที่เตรียมช็อกด้วยกระแสไฟฟ้าที่ถึงตายยังคงมีสูงอยู่อย่างประหลาด คือ 61-66% โดยไม่ขึ้นอยู่กับเวลาและสถานที่ทดลอง[7][8]