ดังที่ได้กล่าวมาแล้วในตอนต้นบทนี้ว่า การออกแบบการวิจัย (Research Design) เปรียบเสมือนการวางโครงสร้างของบ้าน ซึ่งอาจมีรูปแบบ โครงสร้างต่าง ๆ กัน ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผู้อาศัย การออกแบบการวิจัย จึงเป็นผลจากการกำหนดปัญหา หรือคำถาม การกำหนดตัวแปร ทั้งตัวแปรตาม ตัวแปรอิสระ ตัวแปรภายนอกที่จะนำมาทดสอบ และตัวแปรองค์ประกอบ อันมีผลกระทบทางอ้อมต่อตัวแปรตาม และตัวแปรอิสระ ที่กำหนดเพื่อการวิจัย การตั้งข้อสมมติ ที่เกี่ยวกับตัวแปรอิสระบางตัว เพื่อกำหนดขอบเขตของการวิจัย ให้เป็นไปได้ การกำหนดสมมติฐาน (Hypotheses) การกำหนดขนาดตัวอย่าง กำหนดวิธีการ อันได้มาซึ่งตัวอย่าง เพื่อการศึกษา กำหนดวิธีการ และแนวทาง ในการเก็บรวบรวมข้อมูล (จากประชากรหรือ จากตัวอย่างที่กำหนด) กำหนดวิธีการวิเคราะห์ข้อมูล เพื่อการตอบปัญหาตามจุดมุ่งหมายของการวิจัยที่ตั้งไว้ จุดมุ่งหมายสำคัญ ของการออกแบบการวิจัยก็คือ เพื่อให้ได้ข้อมูล ที่สามารถนำมาตอบปัญหาการวิจัย ที่ตั้งไว้ได้อย่างครบถ้วน มีความเป็นปรนัย (Objectivity) มีความถูกต้อง (Validity) มีความแม่นยำ (Accurary) และมีความเชื่อถือได้ (Reliability) สูง กับทั้งมีความประหยัด ไม่สิ้นเปลืองมาก

การออกแบบการวิจัยนั้น ขึ้นกับคำถามที่ต้องการวิจัย วัตถุประสงค์การวิจัย และรูปแบบต่างๆ ของการวิจัย ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วใน 3 แต่ไม่ว่าจะเป็นการวิจัยในรูปแบบใด การออกแบบการวิจัย ควรต้องคำนึงถึงหลักสำคัญ 3 ประการ คือ

1, กำหนดให้ตัวแปรมีคุณสมบัติในการเป็นตัวแปรที่ดีที่สุด
คุณสมบัติของการเป็นตัวแปรที่ดีก็คือ มีความผันแปรมากพอ ที่จะทำให้ได้ผลการวิเคราะห์ มาตอบคำถามที่ต้องการวิจัยได้ ทั้งนี้เพราะ ถ้าผู้วิจัยต้องการหา ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรอิสระ กับตัวแปรตาม หากตัวแปรตามไม่ผันแปรมาก คือค่อนข้างคงที่ การสรุปผล ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรอิสระ กับตัวแปรตาม ก็ทำได้ยาก หรือทำนองเดียวกัน หากตัวแปรอิสระไม่ผันแปรมาก การจะสรุปความสัมพันธ์ ก็ทำได้ยาก ตัวอย่าง เช่น การศึกษาความสัมพันธ์ ระหว่างระดับการศึกษาและอาชีพ กับการเป็นไข้มาเลเรีย ในท้องที่ของหน่วยมาเลเรียที่ 7 ปากช่อง อาจหาข้อสรุปได้ยาก เพราะระดับการศึกษาของประชากรในแถบนั้น จะเป็นระดับเดียวกัน คือระดับประถมศึกษา เกิน 80% ส่วน 20% ที่เหลือ เป็นระดับอื่นๆ หรืออาชีพของประชากรในแถบนั้น จะเป็นอาชีพทำไร่ เกือบ 90% เป็นต้น ดังนั้น การกำหนดรูปแบบการวิจัย จึงต้องพยายามกำหนดตัวแปร ให้มีคุณสมบัติของตัวแปรที่ดี คือมีความผันแปร มากพอที่จะสรุปผลได้

2. ลดอิทธิพลของตัวแปรภายนอกและตัวแปรอื่น ๆ ลงให้มากที่สุด
ดังที่ได้กล่าวแล้วว่า ตัวแปรภายนอกและตัวแปรอื่นๆ ซึ่งมีผลต่อความสัมพันธ์ของตัวแปรที่ต้องการวิจัยนั้น จะทำให้ผลสรุปของการวิจัยคลาดเคลื่อน มีความเชื่อถือได้น้อย ดังนั้น จึงต้องพยายามควบคุมตัวแปรภายนอก และตัวแปรอื่นๆ หรือลดอิทธิพลของตัวแปรเหล่านั้น ด้วยวิธีการต่างๆ เช่น วิธีการควบคุมทางสถิติ วิธีการคัดเลือกกลุ่มควบคุม และกลุ่มทดลอง โดยขจัดตัวแปรภายนอกที่จะมีอิทธิพล ให้เหลือน้อยที่สุด วิธีการสุ่ม วิธีการจัดคู่วิเคราะห์ เป็นต้น

3. ขจัดข้อบกพร่องของการวัดค่าตัวแปร
ความคลาดเคลื่อนอย่างมีระบบ (Systematic error) นั้น เป็นความคลาดเคลื่อนที่เกิดจาก เครื่องมือที่ใช้วัดตัวแปร และความคลาดเคลื่อนแบบสุ่มนั้น เป็นความคลาดเคลื่อนที่เกิดจาก การวัดตัวแปร ที่กำหนดแต่ละครั้ง เพื่อจะขจัดความคลาดเคลื่อน ทั้งสองประเภทดังกล่าว ผู้วิจัยจะต้อง ออกแบบการวิจัย อย่างระมัดระวัง เกี่ยวกับเลือกเครื่องมือในการวัด และการวัดแต่ละครั้ง จะต้องหากลวิธี ที่จะวัดตัวแปรอย่างเที่ยงตรงให้ได้

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์การแพทย์นั้น การเลือกใช้เครื่องมือในการวัดตัวแปร และการวัดตัวแปร ดูจะมีปัญหาน้อยกว่า ตัวแปรทางด้าน สังคมศาสตร์ และเศรษฐศาสตร์ เพราะหน่วยในการวัดก็ดี หรือมาตรที่ใช้วัดก็ดี ส่วนใหญ่จะเป็นหน่วย และมาตร ที่ใช้สากล ส่วนในการวิจัย ด้านสังคมศาสตร์ และเศรษฐศาสตร์นั้น นอกจากหน่วยเงินแล้ว หน่วยที่ใช้วัด และมาตรที่ใช้วัด ก็เป็นสิ่งที่ผู้วิจัยต้องแสวงหา และกำหนดขึ้น และจะต้อง สามารถอธิบายได้ด้วยว่า เพราะเหตุใด หรือทำไม จึงใช้หน่วยวัด และใช้มาตรวัดเช่นนี้ การใช้หน่วย และมาตรวัดเช่นนี้ จะมีข้อบกพร่องอย่างไรบ้าง และจะลดข้อบกพร่องดังกล่าว ได้อย่างไร นอกจากจะวัดได้อย่างถูกต้องแล้ว ผู้วิจัย จะต้องแน่ใจว่า วิธีการที่จะนำมา วิเคราะห์ค่าที่วัดได้นั้น เหมาะสม และถูกต้อง เช่น การใช้สถิติเพื่อวิเคราะห์ตัวแปรแบบช่วง (Interval scale) การใช้สถิติเพื่อวิเคราะห์ตัวแปรแบบกลุ่ม (Nominal scale) การใช้สถิติเพื่อวิเคราะห์ตัวแปรระดับอัตราส่วน (Ratio scale) ซึ่งจะได้กล่าวต่อไป ในบทที่เกี่ยวกับวิธีการวิจัย