ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและความรู้ทางวิทยาศาสตร์มักเกิดจากการใช้การออกแบบการทดลองที่เหมาะสม การทำความเข้าใจแนวคิดทางสถิตินี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถกำหนดความสัมพันธ์ที่เป็นเหตุและผลรวมถึงลบการคาดเดาและความคิดล่วงหน้าจากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ คำถามด้านธุรกิจและเศรษฐกิจจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในการออกแบบการทดลอง
ในการออกแบบการทดลองทางวิทยาศาสตร์ผู้วิจัยพยายามที่จะพิสูจน์ข้อความเชิงตรรกะ: ถ้า X ดังนั้น Y. ตรงกันข้ามจะต้องแสดงให้เห็นเพื่อสร้างความสัมพันธ์ที่เป็นเหตุและผล: ถ้าไม่ใช่ X ไม่ใช่ Y โดยสังหรณ์ใจเราเข้าใจ ตัวอย่างเช่นพืชต้องการน้ำที่จะมีชีวิตและถ้าพืชไม่ได้รับน้ำมันก็จะตาย ความสัมพันธ์เชิงสาเหตุจึงมีอยู่ระหว่างความต้องการของพืชและน้ำ
ผู้วิจัยพยายามที่จะพิสูจน์ข้อความเชิงตรรกะทั้งสองผ่านการใช้กลุ่มควบคุม โดยหลักการแล้วผู้วิจัยเดียวกันจะประสบกับเงื่อนไขการทดลองเดียวกันพร้อมกัน เมื่อไม่สามารถทำได้เช่นนี้บ่อยครั้งในการทดลองทางชีววิทยากลุ่มวิชาที่สองจะถูกจับคู่กับกลุ่มแรกในหลาย ๆ ปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์เท่าที่จะทำได้ ยกตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพของอาหารอาจถูกทดสอบโดยการเลือกกลุ่มควบคุมที่คล้ายกับกลุ่มทดสอบในอายุรายได้ระดับกิจกรรมและจำนวนเด็ก ในการทดลองที่สำคัญยิ่งขึ้นการออกแบบการทดลองจะรวมการจับคู่ที่แท้จริงของแต่ละวิชา นั่นคือหัวเรื่อง 1A จะเป็นอายุเพศระดับกิจกรรมและน้ำหนักเริ่มต้นเท่ากับหัวเรื่อง 1B แต่จะได้รับอาหารทดสอบขณะที่ 1A จะไม่
การออกแบบแบบแฟคทอเรียลอนุญาตให้มีการศึกษาตัวแปรมากกว่าหนึ่งตัวในการทดลองเดียวกัน แต่มีความเข้มงวดเท่ากับกลุ่มควบคุมโดยใช้คณิตศาสตร์ของความน่าจะเป็น ความก้าวหน้าทางพันธุศาสตร์ที่ทำได้โดยเมนเดลนั้นเกิดจากการทดลองแบบแฟคทอเรียลและการสังเกต ในการทดลองเหล่านี้มีการทดสอบปัจจัยอิสระอย่างน้อยสองอย่างในสองระดับขึ้นไป ยกตัวอย่างเช่นอาสาสมัครอาจแบ่งออกเป็นสามตัวแปรอิสระ: อาหารปกติอาหาร A หรืออาหาร B แต่ละกลุ่มย่อยเหล่านี้จะแบ่งอีกครั้งตามระยะเวลาที่ใช้อาหารทั้งสามสัปดาห์หรือหกสัปดาห์
วิธีการทางสถิติค่อนข้างง่ายที่จะนำไปใช้กับการออกแบบการทดลองในขอบเขตของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ในสังคมศาสตร์ซึ่งรวมถึงการศึกษาพฤติกรรมพวกเขาจะยากขึ้น ในการศึกษาทางเศรษฐศาสตร์และธุรกิจวิชาที่เป็นคนและ บริษัท วิชาเหล่านี้ไม่สามารถให้ยืมเพื่อศึกษาได้อย่างง่ายดาย
การศึกษาการตลาดมักจะขึ้นอยู่กับกลุ่มเป้าหมายที่มีความสำคัญในการเลือก ความรู้เกี่ยวกับการออกแบบการทดลองที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นในการสร้างเกณฑ์การคัดเลือก การสำรวจซึ่งเป็นเครื่องมือทั่วไปของผู้จัดการผลิตภัณฑ์และกลุ่มการเมืองก็ต้องการความเชี่ยวชาญในการออกแบบ
