De onafhankelijke variabele is de factor die een onderzoeker manipuleert. Het is de veronderstelde oorzaak waarvan het effect op de afhankelijke variabele wordt onderzocht.

In een onderzoek naar het effect van slaap op het geheugen is de onafhankelijke variabele de hoeveelheid toegestane slaap; deelnemers worden ingedeeld in verschillende groepen met verschillende niveaus van die variabele. In een geneesmiddelenonderzoek is de onafhankelijke variabele de dosis of de aanwezigheid van de werkzame stof. Duidelijke operationele definities specificeren precies hoe de onafhankelijke variabele wordt gemanipuleerd, zodat het onderzoek kan worden gerepliceerd.

Een echt experiment vereist dat de onderzoeker de onafhankelijke variabele controleert en deelnemers aan de niveaus ervan toewijst, bij voorkeur willekeurig. Wanneer de variabele van belang niet gemanipuleerd kan worden – leeftijd, geslacht, persoonlijkheid – wordt het onderzoek correlationeel of quasi-experimenteel, en zijn causale conclusies beperkter. Verstorende variabelen moeten gecontroleerd worden, zodat veranderingen in de afhankelijke variabele kunnen worden toegeschreven aan de onafhankelijke variabele en niet aan onbedoelde factoren.

De onafhankelijke variabele is de vraag die in het experiment wordt gesteld. De afhankelijke variabele is het antwoord dat wordt geregistreerd.