此類方法在醫(yī)學(xué)心理學(xué)研究中占有重要位置。分實驗室內(nèi)和實驗室外兩種。實驗室內(nèi)的研究便于控制條件、使用儀器和計算工具，是主要的實驗方式。實驗室外的實驗研究接近自然，如果做得好，更有價值。但因為有許多條件不能控制，所以結(jié)果分析難度大，如果資料處理不妥，往往容易作出錯誤解釋。有些實驗研究先在實驗室內(nèi)進(jìn)行，取得足夠經(jīng)驗再到實驗室外的自然環(huán)境中進(jìn)行。也還有先在動物中進(jìn)行，然后在人中進(jìn)行。例如行為指導(dǎo)研究，先在咨詢室的模擬環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練，然后過渡到自然的社會環(huán)境中。又如對人際關(guān)系發(fā)展的研究，先從小猴與母猴，如同胞或同族關(guān)系發(fā)展中摸到規(guī)律，然后將此規(guī)律在嬰幼兒的人際關(guān)系中進(jìn)行觀察，找出它們之間的相似性和相異性。
實驗方法與臨床法相比，其變異性更大。因為研究的對象、目的和手段不同，研究方法之間的差異非常大。簡單的從反應(yīng)時，手指敲擊速度或注意范圍起，復(fù)雜一點的在遺傳方面從細(xì)胞到分子；在電生理方面從皮層電位到細(xì)胞電位。所用儀器簡單的從立停秒表、速示器到現(xiàn)在最先進(jìn)的高級生化儀器、電生理儀器、X射線儀器。因此有人感嘆地說，現(xiàn)在心理研究范圍之廣，不僅所用手段彼此不了解，所研究的內(nèi)容彼此更不了解。在此處只介紹實驗研究的基本方法。
一、實驗研究的基本特征
首先是提出實驗室的假說，例如研究年齡和數(shù)字記憶廣度的關(guān)系，必定先提出數(shù)字記憶廣度與年齡增長有關(guān)的假說。其次是研究者選擇一個可控制的自變量，在此例中記憶廣度是因年齡不同而發(fā)生變化的，即因變量。研究的結(jié)果，在年齡較小的兒童中，記憶廣度因年齡增長而加大，到了一定年齡停止增加，到進(jìn)入老年期反而因年齡加大而記憶廣度逐減這就是實驗的結(jié)果，用術(shù)語來說，是實驗效應(yīng)。這是一個最簡單的實驗研究模式。
二、實驗分組和樣本
例如，在比較正常心境和抑郁心境對時間判斷的差異時，必須分組比較。本例有兩種分組方法：一種是分抑郁心境和正常心境兩組人群來進(jìn)行比較；另一種是同一人群分抑郁心境和正常心境兩種狀態(tài)時進(jìn)行比較。其中抑郁組（或抑郁狀態(tài))為實驗組，正常人（或正常心境狀態(tài))為控制組或稱對照組。對照組在判斷時間長短的相差（與實際時間相比)數(shù)為基線，實驗組在判斷時間長短的相差數(shù)與對照組的相差數(shù)為實驗效應(yīng)。
分組比較因研究內(nèi)容和目的不同可以設(shè)立多個組，比較組也不一定是正常人。
不管怎樣分組，其中有一共同原則，那是用來相比較的各組，其對研究目的有影響的各因素都要相一致，或者說要匹配好，否則沒有可比性。例如比較A、B兩種心理治療方法的療效，如果設(shè)立兩個組分別接受A或B治療，那么兩組的匹配要控制好年齡、性別、診斷、病期等可以影響效果的條件。
分組和取樣方法，在統(tǒng)計學(xué)上有介紹，如隨機(jī)取樣、比例取樣、分層取樣或分層比例取樣等。樣本大小也有一定規(guī)定，原則是如其他條件一致，人數(shù)多的樣本其結(jié)果可靠性大。條件控制得越好，實驗程序越復(fù)雜或者病例越罕見的，則樣本小一些也很有意義。
三、實驗研究方式
分橫斷面和縱向研究兩種。前面所列心境與時間判斷正確性的關(guān)系研究，同時設(shè)立兩組，一組為抑郁，一組為正常心境，這是屬于橫斷面研究；而同組人，在抑郁心境消失或成為正常心境時的比較，屬縱向研究。這兩類方法各有優(yōu)缺點。一般來說，橫斷研究比較容易，在大樣本時有意義；縱向研究困難，如果有足夠的研究人數(shù)，其意義則更大。
四、結(jié)果處理
結(jié)果處理主要是指統(tǒng)計處理。數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作繁重。現(xiàn)在微電腦廣泛用于科研，已將研究人員從繁重的統(tǒng)計工作中解放出來，所以也需要掌握此種技術(shù)。
