根据试验目的和试验条件进行试验过程和试验方案的安排。根据一个良好的试验设计，可以用最简单、最经济的方案，获得最多、最精确的所需信息。

①明确试验目的。②确定试验指标（因变量）。试验指标分为单指标和多指标。③确定试验因素和水平。先列出影响试验指标的各种原因，从中选择要研究的主要原因作为试验因素（自变量），研究一个或多个试验因素的试验称为单因素试验或多因素试验。将未列为试验因素的原因作为固定因素，固定在一个适宜的水平上进行试验。对各试验因素应选择一个适宜的并能对试验指标起到明显效果的变动范围，从中确定各试验因素的水平，取等间距的水平将有利于正交回归设计。单因素试验的水平亦称试验处理，多因素试验的各水平组合称为处理组合。④调查试验材料、试验条件和核算试验费用。调查试验材料和试验条件的同质性和异质性，可能存在的干扰因素与控制办法，并进行试验费用核算作为选定试验设计方案的部分依据。⑤确定试验单元和重复试验次数。试验单元是一种试验处理或处理组合的基本单元。重复试验次数是试验单元在试验中的重复次数，按抽样技术确定。⑥确定试验设计效率。用以衡量一种试验设计的精密度、精确度和对信息的利用程度。比较两种试验设计方案时，以两种试验误差的估计方差之比的相对效率来表示。⑦确定试验设计方案和统计分析方法。根据试验目的、试验条件、试验要求达到的精密度和精确度以及试验费用核算等，选用适宜的试验设计方案和相应的统计分析方法。

试验设计应遵循唯一差异的原则，即除了试验处理或处理组合不同外，其他试验条件应保持一致。但是在试验中往往因受干扰因素的影响，使试验条件具有异质性而存在试验误差。因此，在试验设计时应正确运用三个基本原则。①重复：估计试验误差、减少试验误差和扩大试验的代表性和适应性的措施。②局部控制：通过分组、平衡和设置区组，合理安排试验单元，把试验误差控制在一定范围内，以减少误差，提高试验设计效率。分组是按同质性将试验单元进行归类以安排不同试验处理或处理组合。平衡是将试验处理或处理组合平衡安排在试验单元中，以得到相同次数的观测值。设置区组是在相对同质的区组中安排试验处理或处理组合，而区组之间可以是异质的，需要控制的干扰因素就相当于区组因素。有多个干扰因素时，可以采用综合区组或采用不同的区组试验设计方案来控制。此外，在试验中不易控制的或在试验过程中发现的干扰因素，可根据其与试验结果的回归关系，用协方差分析进行校正，以减少或消除干扰因素的影响。③随机化：进一步控制试验单元和试验处理或处理组合的差异的措施。在随机化下所得的观测值可假定为独立分布，使其符合统计分析的独立和随机的假定。

有下述八种：①完全随机试验。应用于试验条件均匀而不需要设置区组来控制试验条件差异的试验。把试验处理或处理组合完全随机化地安排在试验单元中，对多因素试验亦称析因试验。②完全区组试验。各区组内包含完全的试验处理或处理组合，并在区组内将它们作随机排列。当控制一方面试验条件差异时应用随机区组试验；控制两方面差异时，应用拉丁方试验。③不完全区组试验。在一个区组中只安排部分试验处理或处理组合，而由几个区组来组成一个重复。当一个区组中不能容纳全部试验处理或处理组合，或即使容纳而使区组过大而不能保持区组内的条件相对均匀时，应用不完全区组试验。④条区试验。把一个试验因素的水平作纵向排列后，再把另一个试验因素的水平作横向排列。有利于农业机械需要大面积作业的试验。⑤系统分组试验。一个试验因素的水平以其本身的不同水平组与另一个试验因素的水平自成系统地组成处理组合的试验。⑥序贯试验。采用逐一试验，并视试验处理观测值是否达到试验指标标准值来决定试验终了或继续，或者在不超过预先规定的试验次数下截止试验。可以用少量试验次数得到满意的结果。⑦轮序试验。以个体（动物或人体）为区组或试验单元，在不同阶段接受两种或多种试验处理。试验处理是随机的轮换次序安排在个体中，所以个体也成为区组。在大多数简单轮序试验方案中，假设中间阶段的时间足以清除前试验处理的残余效应。如果存在残余效应，可以应用统计方法估计直接效应和残余效应。⑧优化试验。通过少量试验寻求最优的处理组合和试验指标值的试验。常用的有析因试验的部分实施、回归正交设计、回归优化设计、混料设计和三次设计等。