بدأ التصميم التجريبي في نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين بتجارب سيكولوجية، وقد كان كامبل وستانلي لهما دوراً كبيراً في وضع أنواع متعددة من هذه التصاميم والعوامل التي تهدد صدق كل نوع من هذه التصاميم.
خصائص البحث التجريبي فتتمثل في النقاط التالية:
- يتم اختيار المشارك في الدراسة في مجموعات، مثل المجموعات التجريبية والمجموعات الضابطة.
- يتم التطبيق على مجموعة أو أكثر.
- تقاس النتائج في نهاية التجربة.
- تصمم الإجراءات آخذه بعين الاعتبار العوامل التي تهدد الصدق.
- تدار عملية المقارنات الإحصائية للمجموعات المختلفة.
إذن تتم المرحلة الأولى في اختيار المشاركين في الدراسة، وأن يكون الاختيار عشوائيا إذا كان ذلك ممكنا. وغالبا ما تتم على مجموعتين، وإذا أجريت التجربة على أكثر من مجموعتين، فإن التصميم يطلق عليه بين المجموعات وهناك تصميم أخر يطلق عليه تصميم داخل المجموعات.
كما يحرص الباحث على إجراء التجربة ليجد أثر المتغيرات المستقلة على المتغيرات التابعة مع الاحتفاظ ببقية المتغيرات ثابتة، وإذا كان هناك اختلاف بين علامات المجموعات، فإن الباحث يستنتج أن المتغير المستقل هو الذي تسبب في هذه الاختلافات لأن المتغيرات الأخرى مضبوطة.
أما المتغير الدخيل، فهو المتغير الذي يدخل مع المتغير المستقل وفي هذه الحالة يصعب علينا معرفة المتغير الذي تسبب في نتيجة الاختلاف، فالمتغيرات الدخيلة هي متغيرات شبيهة بالمتغيرات المستقلة من حيث إنها تؤثر على المتغيرات التابعة أو التي يقوم الباحث بتناولها، ولكنها ليست موضع اهتمام من قِبَل الباحث في الدراسة التي يقوم بها، وهي قد تكون موضع اهتمام في دراسة أخرى.
وقد تم تطوير عدد من الإجراءات التي يمكن من خلالها العمل على ضبط المتغيرات الدخيلة والتي تتمثل في التخصيص والاختيار العشوائي والمزاوجة وإدخال العوامل في التصميم، والضبط يتناول مستوي واحد فقط من المتغير، ويقصد به تحويل المتغير إلى ثابت له قيمه واحد، أو الضبط الإحصائي حيث يتم عزل تأثير المتغيرات الدخيلة عن طريق التنبؤ بتأثرها على المتغير وطرحه من التباين الكلي الذي أحدثته التغيرات في المتغير المستقل على المتغير التابع، ولكي يتم تحقيق الصدق الداخلي فيجب على الباحث أن يصمم تجربته بحيث يكون المتغير المستقل هو الذي يتسبب في المتغير التابع.