Inom medicin kan empirisk behandling hänvisa till behandlingar som levereras före en definitiv diagnos, eller tillhandahålls på basis av observation och erfarenhet. Innebörden av begreppet kan framgå av sammanhanget. Båda förlitar sig på praktisk medicinsk erfarenhet, som kan avslöja det mest effektiva sättet att behandla sjukdomar i vissa miljöer. Forskare som studerar empirisk behandling i båda bemärkelserna letar efter bevis för att stödja behandlingsprotokoll, vilket ger definitiv dokumentation för att motivera användningen i olika medicinska miljöer.
Den första betydelsen av denna term innebär en situation där en läkare utvärderar en patient och börjar leverera behandling innan en specifik diagnos är tillgänglig, med motiveringen att det är bättre att fortsätta omedelbart än att vänta. Detta kan på grund av oro för att patienten skulle kunna utveckla komplikationer i väntan på testresultat eller ytterligare utvärdering, eller av oro för att patienten kanske inte följer behandlingen om en uppföljning begärs. Till exempel, om en patient kommer med vad som verkar vara en urinvägsinfektion, kan läkaren ordinera antibiotika istället för att begära ett urinprov och testa det för att ta reda på vilka organismer som finns.
Baserat på erfarenhet kan läkare ge omedelbar empirisk behandling till gagn för en patient som behöver vård. Om patienten inte svarar kan en annan utvärdering ge information om varför och kan hjälpa läkaren att bestämma hur han ska gå vidare. Dessutom kan behandling av symtomen empiriskt stabilisera en patient tillräckligt länge för att ta reda på vad som händer så att läkaren kan ge definitiv vård. När någon slutar andas, till exempel, är det första målet att säkra luftvägarna och få patienten att andas igen för att hålla patienten vid liv innan man fortsätter med diagnostiska tester för att ta reda på varför det hände.
Observation och erfarenhet kan ge information om empirisk behandling snarare än teori. Detta kan vara särskilt vanligt inom psykologi och psykiatri, där det finns ett antal teorier för att förklara mänskligt beteende och hur människor reagerar på behandling. Enskilda psykiatriker kan fatta egna beslut om hur patienter ska behandlas på grundval av erfarenheter, undersökningar och samtal med andra personer inom området. Kognitiv beteendeterapi är till exempel en form av empirisk behandling av flera psykiska störningar.
Erfarenhet kan informera en läkares bedömning, vilket är en anledning till att patienter tenderar att föredra vårdgivare med mer utbildning och erfarenhet. I situationer där flera behandlingar kan övervägas kan ett individuellt beslut fattas på basis av observationer av tidigare patienter och liknande händelser. Således kan två patienter som behandlas för samma tillstånd få olika och lika rimliga behandlingar, eftersom deras läkare opererar på praktiska erfarenheter i det förflutna, snarare än dominerande medicinsk teori.