1.以科学的假设为前提
实验法与其他观察法、调查法等显著的区别是，实验法要求在实验开始前就必须有一个明确的科学假设。实验假设是实验者在长期实践、经验积累的基础上对实验因素与教育效果之间因果关系的一种假定性的推测。科学发展的历史证明，任何一种科学理论的产生，都是经过由科学的假说到实验和实践的验证才确立起来的。
教育实验是针对教育中存在的某种问题，提出有科学根据的设想和假说，然后付诸实验的检验，从而得出结论，接受或拒绝假设。例如，研究型学习与发展学生能力有什么关系，班队活动与班级集体的凝聚力有什么关系？师生关系对学生人格发展有哪些影响？某种教学方法能否促进学生的学习能力？等等，都可以提出不同的理论假设，并通过实验加以验证。
2.实验过程被施行严格的积极主动的控制
与观察法、调查法在自然状态下，消极等待研究现象的出现不同的是，实验法是在严格控制的条件下，人为设置某种情境，积极主动地促使某些现象、性质特征的出现，进而揭示事物、现象发生的原因。在教育实验中，自变量即实验因素，因变量即实验效果，是依赖于其他变量而变化的变量，是实验因素等变量作用下的反应，是实验的结果。如在教学方法改革的实验中，教学方法即自变量（实验因素），教学质量是因变量（实验结果），实验控制即控制除实验因素以外的其他因素（如年龄、人数、智力、学习成绩、教师水平、教材、学生努力程度、教学时间等）对实验结果的影响。控制是实验法的本质特征和精髓，没有控制，也就称不上是实验。
3.探求变量间的因果关系
教育实验的主要目的是探求变量间的因果关系。因为实验过程中一切无关因素都已受到严格控制，而作用于因变量的只有实验因素。因此，这一结果是必然的，研究者可确定实验因素与结果之间的因果关系。如“小学美术深入尝试教学法培养学生创新能力的实验”，实验因素是深入尝试教学法，因变量是学生的创新能力。在对“尝试教学法”作出操作性定义后，分别在低年级和高年级学生中各选2个班进行为期一学期的实验，实验班学生每个教学内容中让学生在创作前进行深入尝试，而对照班学生在创作前不进行深入尝试，在严格控制其他条件的情况下，一学期下来，实验班学生的作品与对照班学生的作品相比，在运笔用墨和画面内容以及创造想象上更丰富，在画面构成上更饱满，在个性特征上更鲜明，而且整个画面都洋溢着活泼、朝气、童趣。由此揭示了深入尝试教学法与创新精神培养的因果关系。
要得出两类变量之间存在因果关系，需要满足三个条件：
（1）共变关系。自变量和因变量向同一方向变化。如上例中，进行美术课的尝试教学法后，学生的创新能力就提高了。说明两类变量间有共变关系。
（2）时间顺序。先有自变量的变化，才有因变量的变化。上例中，不能先有创新能力的提高，再进行尝试教学法。
（3）控制无关变量。上例中，影响学生创新能力的其他因素，如实验班与对照班的原有基础、师资水平、学生学习态度等都是需控制的无关变量。
4.具有可重复性
所谓可重复性是指在同样实验条件下，可以在不同地区、不同单位获得同样的实验结果。实验结果本身就是经过长期艰苦反复的实验获得的。一旦某一因果关系确定后，可以肯定它具有较高的科学性。因此，如果在相同的实验情境下，施加同样的实验因素，控制好无关因素的干扰，按同样的方法加以操作，应该能够获得基本相同的结论。教育实验的可重复性，使得实验结果具有更强的说服力和推广价值。
