Las técnicas estadísticas del diseño experimental tienen su razón de ser en la investigación empírica que trata de indagar cómo ciertas variables, conocidas como factores, actúan sobre una variable respuesta registrada tras la realización del experimento.
Es importante hacer destacar que los factores que influyen sobre el valor de la variable respuesta sólo pueden tomar un número finito de estados o niveles.
Los tests básicos en estos modelos se centran en contrastar si los factores realmente alteran los resultados de los experimentos al fijarlos en sus diferentes niveles. La técnica, que consiste en descomponer la variablidad total en las variabilidades aportadas por los diferentes factores y sus interacciones mutuas, recibe el nombre de análisis de la varianza.
Cuando los experimentos se realizan combinandos todos los niveles posibles de los factores, hablamos de diseños completos:
Si el número de factores y de niveles por factor va aumentando, pronto nos encontraremos en la situación en la que el número de combinaciones se hace muy grande y el experimento impracticable. Surge entonces la necesidad de tomar en consideración tan sólo una parte de todas las posibles combinaciones de niveles y hablamos entonces de diseños incompletos o fraccionales:
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