Zmienna niezależna to czynnik, którym manipuluje eksperymentator. Jest to domniemana przyczyna, której wpływ na zmienną zależną jest przedmiotem badania.

W badaniu wpływu snu na pamięć zmienną niezależną jest dopuszczalna ilość snu; uczestnicy są przydzielani do różnych poziomów tej zmiennej. W badaniu klinicznym zmienną niezależną jest dawka lub obecność substancji czynnej. Jasne definicje operacyjne dokładnie określają, w jaki sposób manipulować zmienną niezależną, aby umożliwić replikację badania.

Prawdziwy eksperyment wymaga, aby eksperymentator kontrolował zmienną niezależną i przypisywał uczestników do jej poziomów, najlepiej losowo. Gdy zmienną będącą przedmiotem zainteresowania nie można manipulować – wiekiem, płcią, osobowością – badanie staje się korelacyjne lub quasi-eksperymentalne, a wnioski przyczynowo-skutkowe są bardziej ograniczone. Zmienne zakłócające muszą być kontrolowane, aby zmiany zmiennej zależnej można było przypisać zmiennej niezależnej, a nie czynnikom niezamierzonym.

Zmienna niezależna to pytanie zadawane w eksperymencie. Zmienna zależna to zapisana w nim odpowiedź.