實驗因素、實驗單位、實驗效應是實驗設計的3個要素。

1，所有影響實驗結果的條件都稱為影響因素，并有客觀與主觀，主要與次要因素之分。研究者希望通過研究設計進行有計劃的安排，從而能夠科學地考察其作用大小的因素稱為實驗因素（如藥物的種類、劑量、濃度、作用時間等）；對評價實驗因素作用大小有一定干擾性且研究者并不想考察的因素稱為區組因素或稱重要的非實驗因素（如動物的窩別、體重等）；其他未加控制的許多因素的綜合作用統稱為實驗誤差。最好通過一些預實驗，初步篩選實驗因素并確定取哪些水平較合適，以免實驗設計過于復雜，實驗難以完成。

2，實驗因素所作用的對象稱為實驗單位。如用小鼠做實驗，小鼠就是本次實驗的實驗單位，或稱為受試對象；若用小鼠肝細胞做實驗，其表現形式叫樣品（有時一個樣品由若干只鼠的肝細胞混合而成）。此時，一個樣品就是一個實驗單位。不同性質的實驗研究需要選取不同種類的實驗單位，一個完整的實驗設計中所需實驗單位的總數稱為樣本含量。最好根據特定的設計類型估計出較合適的樣本含量。樣本過大或過小都有弊端。

3，實驗因素取不同水平時在實驗單位上所產生的反應稱為實驗效應。一般是通過某些觀測指標數值的大小來體現。指標應具有特異性強、靈敏度高、準確可靠等特點。