Nghiên cứu dịch tễ học mô tả thường là tiền thân của các giả thuyết nghiên cứu thử nghiệm phân tích. Trong các nghiên cứu mô tả, tỷ lệ mắc bệnh hoặc tử vong trong dân số được kiểm tra, và sự xuất hiện và phân bố của nó trong các nhóm dân cư theo (1) đặc điểm con người, (2) đặc điểm về địa điểm và (3) đặc điểm về thời gian, được minh họa.

Số lượng các sự kiện (tử vong hoặc bệnh tật) được thống kê và xác định dân số có nguy cơ. Tỷ số, tỷ lệ và tỷ suất được tính toán như là thước đo xác suất của các sự kiện. Người ta phải cẩn thận sử dụng các phép đo phù hợp và đúng 'mẫu số' khi đánh giá các phép đo xác suất này. So sánh các thước đo xác suất giữa các nhóm phụ của quần thể được thực hiện để xác định các biến (thời gian, địa điểm và con người) có thể giải thích sự thay đổi về tỷ lệ tử vong và tỷ lệ mắc bệnh trong và giữa các nhóm dân số.

Những thước đo về sự phân bố của sự xuất hiện của bệnh có lẽ là chỉ số phổ biến nhất được sử dụng để đánh giá tỷ lệ mắc bệnh trong dân số. Tỷ lệ mắc bệnh đo lường sự xuất hiện của các trường hợp bệnh mới và tỷ lệ hiện mắc đo lường các trường hợp hiện có của bệnh.

Tỷ lệ mắc bệnh là thước đo tần suất các sự kiện bệnh mới xảy ra và tỷ lệ những người không mắc bệnh phát triển bệnh trong một khoảng thời gian quan sát cụ thể. Khoảng thời gian một năm thường được sử dụng. Các khía cạnh quan trọng của biện pháp này là:

Nhu cầu xác định dân số quan tâm; đây thường được gọi là nhóm khởi đầu;

Tất cả những người trong nhóm thuần tập ban đầu không có bệnh;

Khoảng thời gian quan sát cần được chỉ định;

Tất cả mọi người cần được theo dõi trong khoảng thời gian quan sát cụ thể;

Nếu gặp phải theo dõi không đầy đủ (một số được theo dõi trong thời gian ít hơn thời gian quy định), các ước tính về tỷ lệ mắc phải được điều chỉnh thích hợp (tức là nên sử dụng mật độ mới thay vì mật độ tích lũy).

Hai thước đo tỷ lệ mắc bệnh phổ biến được sử dụng trong các nghiên cứu mô tả: tỷ lệ mắc bệnh tích lũy và tỷ lệ mắc bệnh. Khi tất cả những người trong quần thể quan tâm đã được theo dõi trong một khoảng thời gian xác định, số trường hợp mắc bệnh mới chia cho quy mô dân số sẽ cung cấp tỷ lệ mắc bệnh tích lũy. Đây là một tỷ lệ và là thước đo nguy cơ mắc bệnh của quần thể đó trong một khoảng thời gian xác định.

Nếu có những khoảng thời gian theo dõi khác nhau đối với những người khác nhau, thì mẫu số trong phép tính trên được điều chỉnh là thời gian theo dõi (ví dụ: nếu 100 người được theo dõi trong 6 tháng và 100 người được theo dõi trong một năm thì tổng số quan sát là 1800 người-tháng hoặc 150 người-năm). Chỉ số kết quả được gọi là tỷ suất mắc bệnh và đưa ra ước tính về 'xác suất tức thời' mắc bệnh trong quần thể đó.

Việc lập bảng tỷ lệ mắc theo nhiều loại người, địa điểm và thời gian sẽ hữu ích để xác định các nguyên nhân tiềm ẩn (yếu tố nguy cơ) trong sự biến đổi của tỷ lệ mắc bệnh, có thể được sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo để xác minh hoặc thiết lập kết quả.

Thông thường, tỷ lệ mắc bệnh được các cơ quan y tế sử dụng cho mục đích giám sát. Tỷ lệ mắc hàng năm được tính toán và biểu đồ, và các biến thể của tỷ lệ mắc hàng năm được sử dụng để xác định các khu vực có vấn đề bằng cách phân tích các xu hướng. Ví dụ, nếu tỷ lệ mắc bệnh lao hàng năm ổn định trong một thời gian, và đột ngột nhận thấy sự gia tăng trong một năm cụ thể, các nghiên cứu có thể được thực hiện để xác định nguyên nhân và các hành động phòng ngừa được thiết lập.

Trong một số trường hợp tái phát nhất định, chẳng hạn như cảm lạnh thông thường, dị ứng hoặc hen suyễn, số 'đợt' thay vì số 'trường hợp' có thể được sử dụng trong tử số. Đôi khi thuật ngữ 'tỷ lệ đợt bùng phát' được sử dụng cho các tỷ lệ như vậy.

Những thay đổi về tỷ lệ mắc bệnh có thể xảy ra với các yếu tố sau:

Đưa vào một yếu tố nguy cơ mới (ví dụ như thuốc tránh thai và sự gia tăng huyết khối tắc mạch; phụ gia thực phẩm và ung thư);

Thay đổi thói quen (ví dụ như gia tăng hút thuốc và ung thư phổi; nước có chất fluoride và giảm sâu răng);

Thay đổi độc lực của các sinh vật gây bệnh (ví dụ vi khuẩn kháng thuốc và tử vong do nhiễm trùng; kháng thuốc trong điều trị dự phòng sốt rét và gia tăng bệnh sốt rét);

Thay đổi hiệu lực của các chương trình điều trị hoặc can thiệp (ví dụ như tiêm vắc xin phòng bệnh sởi làm giảm tỷ lệ mắc bệnh sởi; giãn các chiến dịch chống bệnh hoa liễu và tăng tỷ lệ mắc bệnh);

Sự di cư có chọn lọc của những người nhạy cảm đến một khu vực lưu hành.