En experimentell forskningsdesign är en uppsättning protokoll som ska användas i ett forskningsexperiment för att testa ett hypotetiskt orsakssamband. Forskare måste designa sina experiment innan de kan initiera dem för att upprätthålla studiens integritet och livskraft. De kan lita på protokoll från äldre experiment, allmänna standarder och praxis och vägledning från assistans och handledare. Processen med experimentell forskningsdesign kan ta veckor eller månader då forskare utforskar alla aspekter av ett forskningsprojekt för att utveckla den bästa designen.
Det första steget i experimentell forskningsdesign är att definiera det fenomen som ska studeras. En forskare kanske vill undersöka allt från mänskligt beteende till ett ämne inom biologi. Hon måste beskriva vad hon vill studera och utveckla några parametrar för att definiera testningen och avgöra hur ett framgångsrikt resultat kan se ut. Forskare vill bekräfta eller förneka ett samband och avgöra om det är kausalt till sin natur, eller bara tillfälligt. Forskningen kan ge definitiva resultat eller material som bidrar till en mängd kunskap om ämnet.
Experiment måste ske i hårt kontrollerade miljöer där alla möjliga variabler behandlas. Forskaren vill inte hamna på falska resultat på grundval av dåliga experimentella kontroller. Experimentell forskningsdesign kräver alltså att forskaren beskriver alla variabler med en möjlig påverkan och tillhandahåller en mekanism för att kontrollera dem. I ett test på mänskligt beteende i livsmedelsbutiken, till exempel, kan forskaren behöva sätta upp en falsk livsmedelsbutik för att noggrant kontrollera ljus, ljud, möten med andra människor och andra faktorer.
Den experimentella forskningsdesignen kommer att visa vad som ska studeras, hur man studerar det och hur forskaren kommer att mäta utfall. Med vissa experiment kan detta vara enkelt, eftersom forskningen borde generera kvantitativa data. I andra fall bygger experimentet på intervjuer med ämnen, observationer och andra metoder för datainsamling. Dessa måste sammanställas och analyseras på lämpligt sätt för att ge användbara studieresultat.
Forskare som förbereder en experimentell forskningsdesign måste vara förberedda på alla resultat i studien. Om designen tenderar att luta resultaten mot ett specifikt resultat är den inte giltig och kan leda till dålig data. Personlig partiskhet kan vara ett problem i forskningen, särskilt när pengarna beror på ett specifikt resultat. Forskaren ska kunna visa hur han planerar att korrigera för partiskhet, som att köra en dubbelblind medicinsk studie för att förhindra forskare från att påverka sina försökspersoner.