El estudio experimental más frecuente es el ensayo clínico aleatorio (ECA), en el que la asignación controlada del factor de estudio se realiza sobre individuos. Este diseño se utiliza fundamentalmente para evaluar la eficacia de nuevos tratamientos o pautas terapéuticas, habitualmente farmacológicos, pero la misma metodología puede aplicarse al estudio de la eficacia de cualquier tipo de intervención.
Una limitación importante de un ECA es la dificultad de generalizar sus resultados, debido a que suelen estudiarse poblaciones altamente seleccionadas. De todos modos, si bien es cierto que la utilización de criterios de inclusión y exclusión muy estrictos limita la generalización, también lo es que permite detectar con más facilidad un efecto, al estudiar grupos más homogéneos de individuos. Si, por ejemplo, se desea evaluar la eficacia de unas sesiones de educación sanitaria para enfermos diabéticos, y se seleccionan pacientes de un cierto nivel cultural y altamente motivados, será más fácil detectar una posible respuesta, pero ésta será más difícil de extrapolar a todos los diabéticos. Si además se decide estudiar sólo diabéticos tipo I por su mayor facilidad de seguimiento, pueden aparecer problemas al intentar aplicar los resultados a diabéticos tipo II. Por el contrario, si se estudia una muestra representativa de los diabéticos del centro, el resultado será más generalizable, pero obliga a estudiar un mayor número de individuos ya que el grupo es muy heterogéneo y es más difícil detectar un efecto si es que existe.