Závislá proměnná je výsledek, který experimentátor měří. Očekává se, že se změní v důsledku manipulací s nezávislou proměnnou.

Ve studii spánku a paměti může být nezávislou proměnnou množství povoleného spánku; závislou proměnnou by byl výkon v testu paměti následující den. V rámci studie léků je nezávislou proměnnou dávka nebo přítomnost léku; závislou proměnnou může být závažnost příznaků, reakční doba nebo mozková aktivita. Jasné operační definice proměňují abstraktní pojmy v měřitelné veličiny, takže výsledky lze porovnávat napříč studiemi.

Dobře navržený experiment udržuje ostatní faktory konstantní, takže změny v závislé proměnné lze připsat nezávislé proměnné, a nikoli rušivým vlivům. Někdy se zaznamenává více závislých proměnných, aby se zachytily různé aspekty stejného jevu. Statistická analýza poté určuje, zda jsou pozorované rozdíly větší, než by se dalo očekávat náhodou.

Závislá proměnná je odpověď, kterou má experiment získat. Všechno ostatní je uspořádáno tak, aby tato odpověď byla důvěryhodná.