Napredak u tehnologiji i znanstvenim spoznajama često je rezultat dobiti u korištenju odgovarajućeg dizajna eksperimenata. Razumijevanje ovog statističkog koncepta omogućuje istraživačima da dodijele uzročno-posljedične veze i uklone nagađanja i predrasude iz analize rezultata. Poslovna i ekonomska pitanja zahtijevaju isto toliko pažnje kao i znanstvena istraživanja u dizajnu eksperimenata.
U znanstvenom dizajnu eksperimenata, istraživač pokušava dokazati logičku tvrdnju: Ako je X, onda Y. Mora se pokazati i suprotno kako bi se uspostavio uzročno-posljedični odnos: Ako nije X, onda ne Y. Intuitivno razumijemo , na primjer, da je biljci potrebna voda za život, a ako biljka ne dobije vodu, uginut će. Stoga postoji uzročna veza između potreba biljke i vode.
Istraživač pokušava dokazati obje logičke tvrdnje korištenjem kontrolnih skupina. U idealnom slučaju, isti subjekti istraživanja istovremeno doživljavaju iste eksperimentalne uvjete. Kada to nije moguće, kao što je često slučaj u biološkim eksperimentima, druga skupina ispitanika se uparuje s prvom skupinom u što više čimbenika koji mogu utjecati na ishode. Učinkovitost dijete, na primjer, može se testirati odabirom kontrolne skupine slične testnoj skupini u dobi, prihodu, razini aktivnosti i broju djece. U kritičnijim eksperimentima, dizajn eksperimenata će uključiti stvarno podudaranje pojedinačnih subjekata; odnosno ispitanik broj 1A bit će iste dobi, spola, razine aktivnosti i početne težine kao ispitanik broj 1B, ali će dobiti testnu dijetu, dok 1A neće.
Faktorski dizajn omogućuje proučavanje više od jedne varijable unutar istog eksperimenta, ali s istom strogošću kao i kontrolne skupine, primjenom matematike vjerojatnosti. Proboji u genetici koje je ostvario Mendel bili su posljedica faktorskih eksperimenata i promatranja. U tim se eksperimentima testiraju dva ili više neovisnih čimbenika na dvije ili više razina. Kao primjer, ispitanici se mogu podijeliti na tri nezavisne varijable: redovita prehrana, dijeta A ili dijeta B. Svaka od ovih podskupina se ponovno dijeli, ovisno o tome koliko dugo se dijeta primjenjuje, tri tjedna ili šest tjedana.
Statističke metode prilično je lako primijeniti na dizajn eksperimenata u područjima prirodnih znanosti. U društvenim znanostima, koje uključuju studije ponašanja, one su teže. Na studiju ekonomije i poslovanja subjekti su ljudi i poduzeća. Ovi predmeti se uopće ne mogu lako proučavati.
Marketinške studije često ovise o fokus grupama, čija je pažnja pri odabiru ključna. Za utvrđivanje kriterija odabira potrebno je poznavanje pravilnog dizajna pokusa. Ankete, uobičajeni alat menadžera proizvoda i političkih grupa, također zahtijevaju ovu stručnost u svom dizajnu.