ตัวแปร คือ คุณลักษณะที่ผู้วิจัยสนใจและศึกษา ซึ่งบางครั้งก็อยู่ในรูปที่มองเห็นได้ง่าย เช่น น้ำหนัก ส่วนสูง ความดันโลหิต ฯลฯ แต่ในบางครั้งก็อยู่ในรูปที่เป็นนามธรรม ทำให้มองเห็นได้ยาก เช่น สภาพสุขภาพอนามัย คุณภาพชีวิต ความเจ็บปวด ความกังวลใจ เป็นต้น

การทำวิจัย เป็นการศึกษาเกี่ยวกับตัวแปร และ/หรือ ความสัมพันธ์ของตัวแปรต่าง ๆ ซึ่งตัวแปรที่จะกล่าวถึงในที่นี้ จะเน้นเฉพาะตัวแปรสองกลุ่ม ที่มีความสัมพันธ์ โดยตรงต่อกัน คือ ตัวแปรอิสระ (Independent Variables) และตัวแปรตาม (Dependent Variables) อันจะเป็นพื้นฐาน เพื่อนำไปอธิบาย การจำแนกรูปแบบต่างๆ ของการวิจัย ที่จะกล่าวถึงต่อไป ในหัวข้อ 3

ความสัมพันธ์โดยตรง (Direct Relationship) ระหว่างตัวแปรอิสระ และตัวแปรตาม อาจแสดงได้ดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1 : ความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม

โดยที่ตัวแปรอิสระ เป็นตัวแปรที่อาจเป็นต้นเหตุ หรือปัจจัยเสี่ยง (Risk Factor) หรือเป็นตัวที่กำหนด (Determines) หรือเป็นตัวที่มีอิทธิพล (Influences) ต่อตัวแปรตาม (Andrew Fisher, John Laing, John Stoeckel, 1984) เช่น ถ้าตัวแปรอิสระ คือการสูบบุหรี่ ตัวแปรตาม คือโรคมะเร็งปอด หรือถ้าตัวแปรอิสระ คือระดับการศึกษา ตัวแปรตาม คือระดับรายได้ หรือระดับตำแหน่งหน้าที่ หรือถ้าตัวแปรอิสระ คือระดับรายได้ ตัวแปรตาม คือระดับการมีคุณภาพชีวิต และการมีสุขภาพอนามัยดี เป็นต้น

นอกจากตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม ซึ่งมีความสัมพันธ์ โดยตรงต่อกันแล้ว คำถามที่จะต้องถามต่อไปก็คือ ตัวแปรที่กำหนดนั้น ตรงกันหรือไม่ คือ ตัวแปรอิสระที่กำหนดนั้น เป็นสาเหตุ หรือเป็นตัวกำหนด หรือมีอิทธิพล ต่อตัวแปรตามจริงหรือ ซึ่งการตอบคำถามนี้ จะทำได้โดยการ นำเอาตัวแปรกลุ่มที่ 3 มาทดสอบความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรตาม และตัวแปรอิสระ การนำตัวแปรกลุ่มที่ 3 มาทดสอบความสัมพันธ์นี้ จะทำให้ได้รายละเอียด เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง ตัวแปรอิสระ และตัวแปรตามมากขึ้น เฉพาะเจาะจง และชัดเจนขึ้น ประเภทของตัวแปรกลุ่มที่ 3 ที่จะนำมาทดสอบความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรตาม และตัวแปรอิสระ อาจจัดได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ ตัวแปรภายนอก (Exogeneous Variables) และตัวแปรองค์ประกอบ (Component Variables)

ตัวแปรภายนอก คือตัวแปรที่ไม่ได้นำเข้ามาเป็นตัวแปรอิสระ หรือตัวแปรตาม แต่ตัวแปรเหล่านี้ อาจมีผลที่ทำให้ ความสัมพันธ์ของตัวแปรอิสระ และตัวแปร ตามบิดเบือนไป เช่น การศึกษาความสัมพันธ์ ระหว่างการสูบบุหรี่ กับการเกิดมะเร็งปอด โดยให้การสูบบุหรี่ เป็นตัวแปรอิสระ การเกิดมะเร็งปอด เป็นตัวแปรตาม กรณีดังกล่าว อาจมีตัวแปรภายนอก เช่น อายุ การออกกำลังกาย หรือสุขนิสัยของคนไข้ที่ศึกษา ที่อาจจะทำให้ การสรุปความสัมพันธ์ ระหว่างการสูบบุหรี่ กับการเกิดมะเร็งปอดนั้น มีความเชื่อถือได้น้อย หรือไม่ตรงกับความเป็นจริง ตัวแปรภายนอก อาจมีผลทั้งต่อตัวแปรอิสระ และตัวแปรตาม และอาจทำให้เพิ่มความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรอิสระ และตัวแปรตามได้

ตัวแปรองค์ประกอบ คือ ตัวแปรอิสระอื่นๆ ที่อาจเป็นองค์ประกอบ ของตัวแปรอิสระ ที่กำหนดไว้ในการศึกษา ซึ่งผู้วิจัย นอกจากจะพิจารณาตัวแปรอิสระ ให้ครบถ้วนแล้ว ยังจะต้องพิจารณา หาองค์ประกอบ ของตัวแปรอิสระนั้นๆ ด้วย เมื่อได้ทำการศึกษาวิจัย ถึงความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรอิสระ และตัวแปรตามแล้ว อาจใช้ตัวแปรองค์ประกอบ ทดสอบความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรอิสระ และตัวแปรตาม หรืออาจดูความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรองค์ประกอบ กับตัวแปรตาม ก็ได้ เช่น ต้องการศึกษา ความสัมพันธ์ระหว่าง ตัวแปรอิสระ (คือการศึกษา และระดับรายได้) กับตัวแปรตาม (คือจำนวนบุตร) ตัวแปรองค์ประกอบ ของการศึกษา อาจได้แก่ ระดับการศึกษาสามัญ วิสามัญ ระดับความรู้เกี่ยวกับ การวางแผนครอบครัว เป็นต้น ตัวแปรองค์ประกอบ ของระดับรายได้ เช่น ลักษณะอาชีพ ที่เอื้อ หรือไม่เอื้อ ต่อการวางแผนครอบครัว ตัวแปรองค์ประกอบ อาจถูกจัดจำพวกเป็น ตัวแปรแทรก (Intervening Variables) เมื่อตัวแปรนั้นเป็นผล หรือเป็นตัวแปรตาม ของตัวแปรอิสระอีกทอดหนึ่ง ก่อนจะถึงตัวแปรตาม ที่ต้องการจะศึกษา เช่น จะศึกษาหาความสัมพันธ์ ระหว่างการศึกษา (ตัวแปรอิสระ) และจำนวนบุตรที่ต้องการ (ตัวแปรตาม) ตัวแปรอิสระ คือ การศึกษา อาจมีผลต่อความสนใจ และความรู้เกี่ยวกับ การวางแผนครอบครัว เป็นตัวแปรแทรก ระหว่างการศึกษา (ตัวแปรอิสระ) กับจำนวนบุตร (ตัวแปรตาม) ตัวแปรองค์ประกอบ อาจถูกจัดจำพวกเป็นตัวแปรมาก่อน (Antecedent Variable) เมื่อตัวแปรนั้น นำหน้าตัวแปรอิสระ หรือตัวแปรตาม เช่น ถ้าต้องการศึกษา เกี่ยวกับความสนใจ ในการวางแผนครอบครัว กับจำนวนบุตร การศึกษา เป็นตัวแปรองค์ประกอบ ของความสนใจในการวางแผนครอบครัว และเป็นตัวแปร ที่นำมาก่อน ความสนใจในการวางแผนครอบครัว จึงเรียกว่าเป็นตัวแปรมาก่อน

อย่างไรก็ตาม การนำตัวแปรภายนอก และตัวแปรองค์ประกอบ มาทดสอบความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรอิสระ และตัวแปรตามนั้น จะได้กล่าวถึงโดยละเอียดต่อไป ในบทที่เกี่ยวกับวิธีการวิจัย ในขั้นนี้ การจำแนกตัวแปรที่สำคัญ ก็คือตัวแปรอิสระ และตัวแปรตาม เพื่อจะนำไปสู่ การจำแนกรูปแบบการวิจัย ในหัวข้อต่อไป