Cốt lõi của thiết kế nghiên cứu là lựa chọn chiến lược nghiên cứu và có lẽ là quyết định quan trọng nhất mà nghiên cứu viên phải thực hiện. Do đó, việc phát triển một chiến lược nghiên cứu là trọng tâm chính.

Chiến lược nghiên cứu phải bao gồm định nghĩa về quần thể quan tâm, định nghĩa về các biến số (đặc điểm của các cá thể trong quần thể này), tình trạng và mối quan hệ của chúng với nhau. Ví dụ, khi kiểm tra một giả thuyết, nghiên cứu viên có thể chỉ định biến độc lập hoặc biến tiếp xúc cho một số đối tượng trong nghiên cứu và giữ lại nó với những đối tượng khác (đối chứng) trong khi kiểm soát các biến ngoại lai hoặc gây nhiễu khác. Chiến lược này tạo thành một thử nghiệm và bao gồm việc kiểm tra giả thuyết thông qua can thiệp.

Một nghiên cứu viên khác có thể chọn so sánh những người có và không tiếp xúc với một yếu tố nào đó và phân tích tỷ lệ mắc bệnh trong những nhóm này để tìm hiểu xem bệnh có liên quan đến việc tiếp xúc hay không. Điều này tạo thành một nghiên cứu phân tích; loại nghiên cứu này cũng kết hợp việc kiểm tra các giả thuyết. Một nhà nghiên cứu khác có thể chỉ cần mô tả sự phân bố của một hiện tượng hoặc kết quả của một chương trình. Điều này tạo thành một nghiên cứu mô tả không có can thiệp và không có giả thuyết trước.

Trong tất cả các tình huống ở trên, các quan sát được thực hiện trên một nhóm người và suy luận được thực hiện về các mối quan hệ hoặc sự liên kết của nhiều "mức độ" với "kết quả". Các kết luận đạt được luôn không chắc chắn do sự thay đổi của các đặc điểm trong tổng thể. Do đó, độ chính xác của suy luận phụ thuộc vào độ chính xác của thông tin thu thập được và tính đại diện của các đối tượng được quan sát đối với nhóm đối tượng lớn hơn trong cỡ mẫu, cũng như độ chính xác của các phương pháp thống kê được sử dụng để rút ra suy luận. Để phát triển một chiến lược nghiên cứu tốt, chúng ta cần hiểu bản chất của những "lỗi" hoặc "biến thể" này và các phương pháp có sẵn để đo lường các sai sót.