流行病学研究设计包括试验（experimental）和非试验（nonexperimental）设计方法。通俗地说，试验就是指一种尝试（trial）或测试（test）。例如，一位教授可能会把一种新的教学方法称为试验。而对于大多数科学家来说，该术语包括了更多特定的含义，它是指科学家们在施予某种措施后，观察在该措施下所产生的某种效果。对于流行病学家来说，“试验”是指在研究中，研究者将某种暴露因素或干预措施分配给受试者。因此，试验流行病学设计可以被局限地定义为对受试对象实施了某种干预措施或者称为暴露因素。

流行病学的试验设计，除了满足现实的可行性和伦理学的最低标准外，其设计时需要遵循两个原则，即尽量减少与试验无关因素对结局的影响及尽量准确估计所存在的与试验无关因素对结局的影响。通常来说，在试验设计中有两种或两种以上的干预措施，其分配方案往往采用随机分配（random allocation/randomization）的方法。随机分配的目的就是通过随机的方法创建不同的组，使不同组间的变异是随机的，从而消除了各组间的分配的偏倚。

当流行病学的试验设计无法满足可行性和伦理学的要求时，流行病学家则需要考虑进行非试验研究设计（通常被称为观察性研究）。试验设计与非试验设计最大的区别在于，在非试验设计中，即被研究对象身上未接受/暴露任何研究者人为施加的干预措施，研究者仅是一个观察者，而不是干预实施者。非试验设计方法有四种主要的设计，即队列研究、病例对照研究、横断面研究及生态学研究。