Biến độc lập là yếu tố mà người làm thí nghiệm thao tác. Đó là nguyên nhân được giả định mà tác động của nó lên biến phụ thuộc đang được nghiên cứu.

Trong một nghiên cứu về tác động của giấc ngủ đối với trí nhớ, biến số độc lập là lượng giấc ngủ được phép; người tham gia được phân bổ vào các mức độ khác nhau của biến số đó. Trong một thử nghiệm thuốc, biến số độc lập là liều lượng hoặc sự hiện diện của hợp chất hoạt tính. Các định nghĩa hoạt động rõ ràng chỉ rõ chính xác cách thức biến số độc lập được thao tác để nghiên cứu có thể được lặp lại.

Một thí nghiệm thực sự đòi hỏi người thực nghiệm phải kiểm soát biến độc lập và phân bổ người tham gia vào các mức độ của biến đó, tốt nhất là ngẫu nhiên. Khi biến quan tâm không thể được thao túng—tuổi tác, giới tính, tính cách—thì nghiên cứu trở thành nghiên cứu tương quan hoặc bán thực nghiệm, và các kết luận về mối quan hệ nhân quả sẽ bị hạn chế hơn. Các biến gây nhiễu phải được kiểm soát để những thay đổi trong biến phụ thuộc có thể được quy cho biến độc lập chứ không phải do các yếu tố ngoài ý muốn.

Biến độc lập là câu hỏi mà thí nghiệm đặt ra. Biến phụ thuộc là câu trả lời mà thí nghiệm ghi nhận được.