實驗研究法是指研究者在控制足以影響實驗結果的無關干擾變項之下，探討獨立變項(independent variables)與依變項(dependent variables)之間是否存在有因果關係的一種研究方法。這個研究法的設計主要目的是在探究獨立變項與依變項之間的因果關係，其作法是操縱獨立變項，然後檢討其對依變項的影響。因此在設計過程中，會把受試對象區分為實驗組和控制組，再依不同組別施以不同的實驗處理，然後藉由操縱獨立變項來觀察依變項所受到的影響，以探究其因果關係。
實驗研究法的研究過程，一般包括下列四個步驟：
- 操控獨立變項使其產生系統的改變
- 控制獨立變項以外的無關干擾變項，使其保持恆定
- 觀察依變項是否隨著獨立變項的改變而改變
- 分析和討論獨立變項與依變項之間的因果關係。
實驗研究法在教育研究的應用上也有其限制，分述如下：
- 教育研究的對象是人和與人相關的行為表現、情感態度、學習成效、及其他人為的制度，影響它們的因素很多，不易以幾個變項來研究說明。
- 教育研究常涉及價值判斷，客觀的觀察與結果的討論有其困難。
- 教育研究的事件，經常是無法操弄使其再現以作重複研究。
- 教育研究的對象是人，研究者與被研究者之間容易交互影響。
- 實驗控制有時涉及人性尊嚴、倫理或可能干擾日常教育活動的進程。
- 測量工具仍無法十分正確的測量教育情境下的教育屬性或複雜行為。