La variable dépendante est le résultat mesuré par l'expérimentateur. Elle est censée varier en fonction des manipulations de la variable indépendante.

Dans une étude sur le sommeil et la mémoire, la variable indépendante pourrait être la durée du sommeil ; la variable dépendante serait alors les résultats à un test de mémoire le lendemain. Dans un essai clinique, la variable indépendante est la dose ou la présence du médicament ; la variable dépendante pourrait être la gravité des symptômes, le temps de réaction ou l’activité cérébrale. Des définitions opérationnelles claires permettent de traduire des concepts abstraits en grandeurs mesurables, rendant ainsi les résultats comparables entre les études.

Une expérience bien conçue maintient les autres facteurs constants afin que les variations de la variable dépendante puissent être attribuées à la variable indépendante plutôt qu'à des facteurs de confusion. Plusieurs variables dépendantes sont parfois enregistrées pour saisir différentes facettes d'un même phénomène. L'analyse statistique détermine ensuite si les différences observées sont plus importantes que celles qui seraient dues au hasard.

La variable dépendante est la réponse que l'expérience vise à obtenir. Tout le reste est organisé de manière à garantir la fiabilité de cette réponse.