Teknologian ja tieteellisen tietämyksen kehitys johtuu usein siitä, että kokeiden asianmukainen suunnittelu on hyödyttänyt. Tämän tilastollisen käsitteen ymmärtäminen antaa tutkijoille mahdollisuuden määrittää syy-seuraussuhteet ja poistaa olettamukset ja ennakkoluulot tulosten analysoinnista. Liike- ja talouskysymykset vaativat kokeiden suunnittelussa yhtä paljon huolellisuutta kuin tieteellinen tutkimus.
Kokeiden tieteellisessä suunnittelussa tutkija yrittää todistaa loogisen väitteen: Jos X, niin Y. Syy-seuraussuhteen luomiseksi on osoitettava myös päinvastainen: Jos ei X, niin ei Y. Intuitiivisesti ymmärrämme esimerkiksi, että kasvi tarvitsee vettä elääkseen, ja jos kasvi ei saa vettä, se kuolee. Laitoksen tarpeiden ja veden välillä on siis syy -yhteys.
Tutkija yrittää todistaa molemmat loogiset väitteet käyttämällä kontrolliryhmiä. Ihannetapauksessa samat tutkimuskohteet kokevat samat koeolosuhteet samanaikaisesti. Kun tämä ei ole mahdollista, kuten biologisissa kokeissa usein tapahtuu, toinen tutkittavien ryhmä sovitetaan ensimmäiseen ryhmään mahdollisimman monella tekijällä, jotka voivat vaikuttaa tuloksiin. Ruokavalion tehokkuus voidaan esimerkiksi testata valitsemalla kontrolliryhmä, joka on samanlainen kuin testiryhmä iän, tulojen, aktiivisuustason ja lasten lukumäärän osalta. Kriittisemmissä kokeissa kokeiden suunnittelu sisältää yksittäisten kohteiden todellisen sovituksen; eli aihe 1A on sama ikä, sukupuoli, aktiivisuustaso ja aloituspaino kuin tutkittavalla numero 1B, mutta saa testiruokavalion, kun taas 1A ei.
Faktoriomallit mahdollistavat useamman kuin yhden muuttujan tutkimisen samassa kokeessa, mutta samalla tarkkuudella kuin kontrolliryhmät, soveltamalla todennäköisyysmatematiikkaa. Mendelin saavuttamat genetiikan läpimurrot johtuivat tekijäkokeista ja havainnoista. Näissä kokeissa kaksi tai useampia riippumattomia tekijöitä testataan kahdella tai useammalla tasolla. Esimerkiksi aiheet voidaan jakaa kolmen itsenäisen muuttujan kesken: tavallinen ruokavalio, ruokavalio A tai ruokavalio B. Kukin näistä alaryhmistä jaetaan uudelleen sen mukaan, kuinka kauan ruokavaliota sovelletaan, joko kolme viikkoa tai kuusi viikkoa.
Tilastollisia menetelmiä on melko helppo soveltaa luonnontieteiden kokeiden suunnitteluun. Yhteiskuntatieteissä, joihin kuuluu käyttäytymistutkimuksia, ne ovat vaikeampia. Taloustieteen ja liiketoiminnan tutkimuksessa aiheina ovat ihmiset ja yritykset. Nämä aineet eivät ole lainkaan helposti opiskeltavissa.
Markkinointitutkimukset riippuvat usein kohderyhmistä, joiden huolehtiminen valinnassa on kriittistä. Valintaperusteiden määrittämiseksi tarvitaan tietoa kokeiden asianmukaisesta suunnittelusta. Kyselyt, jotka ovat yleinen tuotepäälliköiden ja poliittisten ryhmien työkalu, edellyttävät myös tätä asiantuntemusta suunnittelussaan.