On olemassa monia erilaisia havaintokokeita, mukaan lukien kokeita ajan havaitsemisesta, visuaalisesta havainnosta, persoonallisuuden piirteiden havaitsemisesta ja aistien ulkopuolisesta havainnosta. Tutkijat käyttävät erilaisia menetelmiä tutkiakseen näitä erilaisia käsityksiä. Yleensä niihin liittyy yhden pienen muuttujan muuttaminen ja sen mittaaminen, kuinka paljon se vaikuttaa ihmisten käsitykseen kyseisestä tapahtumasta tai henkilöstä. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden ymmärtää, miten ihmisen käsitys toimii monissa eri yhteyksissä.
Ajan havaitsemiseen liittyvillä havaintokokeilla pyritään yleensä näkemään, kuinka vääristynyt ihmisen sisäinen ajattelukyky voi olla. Nämä kokeet ovat yleensä yksinkertaisia suorittaa, koska ne edellyttävät vain sekuntikelloa ja joitain toimintoja muuttujina. Tutkijat asettavat tavallisesti sekuntikellon mittaamaan tietyn ajan, ja sitten saavat osallistujat yrittämään määrittää, kuinka paljon aikaa on kulunut. Tällä hetkellä voidaan suorittaa erilaisia toimintoja muuttujan tuottamiseksi, ja sen avulla voidaan määrittää, miten ihmiset näkevät ajan. Useimmat ihmiset ymmärtävät, että tylsä toiminta tuntuu aina siltä, että se kestää pidempään kuin nautittavaa.
Visuaaliset havaintokokeet keskittyvät enemmän silmien ja aivojen väliseen suhteeseen. Näihin voi sisältyä kaikkea visuaalisia temppuja, jotka saavat osallistujan uskomaan, että hän on havainnut jonkin asian, vaikka he eivät ole havainneet sitä, miten odotukset voivat vaikuttaa visuaaliseen havaintoon. Osallistujalle voidaan esimerkiksi esittää kaksi viivaa, joissa on nuolipäät, toisessa nuolien kärjet osoittavat sisäänpäin ja toiset ulospäin. Ihmiset uskovat usein, että yksi rivi on pidempi kuin toinen, vaikka ne ovat identtisiä. Osallistujat voivat myös olla vakuuttuneita siitä, että he ovat nähneet jotain, koska he odottivat näkevänsä sen.
Tapa, jolla ihmiset tuomitsevat toisiaan, on perusta toiselle havaintokokeiden ryhmälle. Tutkijat katsovat usein asioita, kuten ryhtiä ja painoa, ja määrittävät, miten ne vaikuttavat tarkkailijan käsitykseen ihmisestä. Tietokoneohjelmia käytetään usein tämän tyyppisessä tutkimuksessa, jotta voidaan käyttää identtisiä kasvoja yhden muuttujan muuttuessa. Tämä psykologian ala tutkii, mitä ihmiset käyttävät tuomioiden tekemiseen toisistaan.
Joidenkin havaintokokeiden tarkoituksena on tutkia, voivatko ihmiset havaita asioita, joita tavalliset viisi aistia ovat sokeita. Yleensä nämä kokeet tehdään ihmisille, jotka väittävät olevansa erikoiskykyisiä, kuten psyykkisiä, mutta ne voidaan suorittaa myös tavallisille ihmisille. Eräässä kokeessa käytetään erityistä korttipakkaa, jossa on yksi viidestä symbolista. Osallistujaa pyydetään tunnistamaan kortin toisella puolella oleva symboli määrittääkseen, onko hänellä aistien ulkopuolisia kykyjä.