由於研究對象性質的不同和情境的不同，實驗研究具有不同的特點，因而表現出不同的類型。依據不同的標準，實驗研究可以分為以下幾種類型。
（一）根據實驗環境和控製程度的不同，可分為實驗室實驗和自然實驗
實驗室實驗是指研究者根據研究的需要，在人工高度控製的環境下，按照科學實驗的標準嚴格控製外界條件，操作自變量，探索自變量與因變量之間的關係。這類實驗一般多研究人的心理活動的變化及其規律，且以生理心理學、心理物理學等研究為更多。這類實驗的優點是能把實驗中的各種變量嚴格分離出來，並給予確切的操作與控製，提高研究結論的準確性和可靠性。
自然實驗也叫現場實驗，是在現實的教育環境和教育條件下，操作自變量，控製無關變量，探索自變量與因變量之間的因果關係。教育實驗研究，常常采用的是自然實驗法。自然實驗與實驗室實驗相比，其特點如下：一方麵，立足於現實的教育，是在真實的教育環境中進行的研究，所得結論的情境與現實的教育較為接近，研究成果容易推廣；另一方麵，由於在真實的教育環境中控製變量相對不嚴格，易受各種無關變量的幹擾而影響研究結果的有效性和精確性。所以，在進行教育自然實驗研究時，既要保證現場的自然性、真實性，又要盡可能地控製各種變量，同時，在下結論時要注意研究結果的客觀性和科學性。
總的來說，自然實驗比實驗室實驗更能夠提高研究的外在效度。
（二）根據同一實驗中自變量因素的多少，可分為單因素實驗和多因素實驗
單因素實驗是指同一實驗中研究者隻操縱一個自變量的實驗，也叫單一變量實驗。比如，在理科教學中，同一教師的課時、教科書、教學進度等多種因素在對照班和實驗班均保持相同，僅在每節課的小結活動中將學生對知識合理性的評價活動這一因素作為自變量，看是否會影響學生對科學本質的理解，即為單因素實驗。單因素實驗的自變量單一、明確，操縱相對比較容易，實驗難度相對較小。