La variable indépendante est le facteur que l'expérimentateur manipule. Il s'agit de la cause présumée dont l'effet sur la variable dépendante est étudié.

Dans une étude sur l'effet du sommeil sur la mémoire, la variable indépendante est la durée du sommeil ; les participants sont répartis en différents groupes selon cette variable. Dans un essai clinique, la variable indépendante est la dose ou la présence du principe actif. Des définitions opérationnelles claires précisent comment la variable indépendante est manipulée afin que l'étude puisse être reproduite.

Une véritable expérience exige que l'expérimentateur contrôle la variable indépendante et répartisse les participants selon ses niveaux, de préférence de manière aléatoire. Lorsque la variable d'intérêt ne peut être manipulée (âge, sexe, personnalité), l'étude devient corrélationnelle ou quasi-expérimentale, et les conclusions causales sont plus limitées. Il est essentiel de contrôler les variables confondantes afin que les variations de la variable dépendante soient attribuables à la variable indépendante et non à des facteurs non intentionnels.

La variable indépendante est la question posée par l'expérience. La variable dépendante est la réponse enregistrée.