由于研究对象性质的不同和情境的不同，实验研究具有不同的特点，因而表现出不同的类型。依据不同的标准，实验研究可以分为以下几种类型。
（一）根据实验环境和控制程度的不同，可分为实验室实验和自然实验
实验室实验是指研究者根据研究的需要，在人工高度控制的环境下，按照科学实验的标准严格控制外界条件，操作自变量，探索自变量与因变量之间的关系。这类实验一般多研究人的心理活动的变化及其规律，且以生理心理学、心理物理学等研究为更多。这类实验的优点是能把实验中的各种变量严格分离出来，并给予确切的操作与控制，提高研究结论的准确性和可靠性。
自然实验也叫现场实验，是在现实的教育环境和教育条件下，操作自变量，控制无关变量，探索自变量与因变量之间的因果关系。教育实验研究，常常采用的是自然实验法。自然实验与实验室实验相比，其特点如下：一方面，立足于现实的教育，是在真实的教育环境中进行的研究，所得结论的情境与现实的教育较为接近，研究成果容易推广；另一方面，由于在真实的教育环境中控制变量相对不严格，易受各种无关变量的干扰而影响研究结果的有效性和精确性。所以，在进行教育自然实验研究时，既要保证现场的自然性、真实性，又要尽可能地控制各种变量，同时，在下结论时要注意研究结果的客观性和科学性。
总的来说，自然实验比实验室实验更能够提高研究的外在效度。
（二）根据同一实验中自变量因素的多少，可分为单因素实验和多因素实验
单因素实验是指同一实验中研究者只操纵一个自变量的实验，也叫单一变量实验。比如，在理科教学中，同一教师的课时、教科书、教学进度等多种因素在对照班和实验班均保持相同，仅在每节课的小结活动中将学生对知识合理性的评价活动这一因素作为自变量，看是否会影响学生对科学本质的理解，即为单因素实验。单因素实验的自变量单一、明确，操纵相对比较容易，实验难度相对较小。