Dalam rancangan percobaan ilmiah, peneliti mencoba membuktikan pernyataan logis: Jika X, maka Y.
Kemajuan teknologi dan pengetahuan ilmiah sering kali disebabkan oleh penggunaan desain eksperimen yang tepat.Pemahaman konsep statistik ini memungkinkan peneliti untuk menetapkan hubungan sebab-akibat dan menghilangkan dugaan dan prasangka dari analisis hasil.Pertanyaan bisnis dan ekonomi membutuhkan perhatian yang sama seperti penelitian ilmiah dalam merancang eksperimen.
Desain eksperimental penting ketika melakukan uji klinis.
Dalam desain eksperimen ilmiah, peneliti mencoba membuktikan pernyataan logis: Jika X, maka Y. Kebalikannya juga harus ditunjukkan untuk membangun hubungan sebab-akibat: Jika bukan X, maka bukan Y. Secara intuitif, kita memahami , misalnya, bahwa tanaman membutuhkan air untuk hidup, dan jika tanaman tidak menerima air, ia akan mati.Oleh karena itu, ada hubungan kausal antara kebutuhan tanaman dan air.
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ilmiah selalu dideskripsikan agar orang lain dapat mereplikasi penelitian itu sendiri.
Peneliti mencoba untuk membuktikan kedua pernyataan logis melalui penggunaan kelompok kontrol.Idealnya, subjek penelitian yang sama mengalami kondisi eksperimen yang sama secara bersamaan.Bila hal ini tidak mungkin, seperti yang sering terjadi dalam eksperimen biologi, kelompok subjek kedua dicocokkan dengan kelompok pertama dalam banyak faktor yang dapat mempengaruhi hasil sebanyak mungkin.Kemanjuran diet, misalnya, dapat diuji dengan pemilihan kelompok kontrol yang serupa dengan kelompok uji dalam hal usia, pendapatan, tingkat aktivitas, dan jumlah anak.Dalam eksperimen yang lebih kritis, desain eksperimen akan menggabungkan pencocokan aktual dari masing-masing subjek;yaitu, subjek nomor 1A akan memiliki usia, jenis kelamin, tingkat aktivitas, dan berat awal yang sama dengan subjek nomor 1B, tetapi akan menerima diet tes, sedangkan 1A tidak.
Desain faktorial memungkinkan lebih dari satu variabel untuk dipelajari dalam eksperimen yang sama, namun dengan ketelitian yang sama seperti kelompok kontrol, dengan menerapkan matematika probabilitas.Terobosan dalam genetika yang dicapai oleh Mendel adalah karena eksperimen dan pengamatan faktorial.Dalam eksperimen ini, dua atau lebih faktor independen diuji pada dua tingkat atau lebih.Sebagai contoh, subjek dapat dibagi menjadi tiga variabel independen: diet biasa, Diet A, atau Diet B. Masing-masing subkelompok ini dibagi lagi, berdasarkan berapa lama diet diterapkan, baik tiga minggu atau enam minggu.
Metode statistik cukup mudah diterapkan pada desain eksperimen di bidang ilmu alam.Dalam ilmu-ilmu sosial, yang mencakup studi perilaku, mereka lebih sulit.Dalam studi ekonomi dan bisnis, subjeknya adalah orang dan perusahaan.Mata pelajaran ini sama sekali tidak cocok untuk dipelajari.
Studi pemasaran sering bergantung pada kelompok fokus, yang perawatan dalam seleksi sangat penting.Pengetahuan tentang desain yang tepat dari eksperimen ini diperlukan untuk menetapkan kriteria seleksi.Survei, alat umum manajer produk dan kelompok politik, juga membutuhkan keahlian ini dalam desain mereka.