प्रायोगिक मनोवैज्ञानिक अनुसंधान का संचालन एक प्रयोगशाला में नियंत्रित स्थितियों में किया जाता है। अनुसंधान को यह विधि व्यवहार को समझने के लिए वैज्ञानिक विधि () के अनुप्रयोग पर निर्भर करता है। प्रयोगकर्ता कई प्रकार के मापन का प्रयोग करते हैं, जिसमें प्रतिक्रिया की दर, प्रतिक्रिया का समय () और भिन्न मनोमितीय () शामिल हैं। प्रयोगों को विशेष परिकल्पना () के परीक्षण () के लिए (निगमनात्मक दृष्टिकोण) या कार्यात्मक संबंध के मूल्यांकन के लिए (आगमनात्मक दृष्टिकोण) डिजाईन किया गया है। वे शोधकर्ताओं को व्यवहार और वातावरण के भिन्न पहलूओं के बीच अनौपचारिक सम्बन्ध स्थापित करने की अनुमति देते हैं। एक प्रयोग में, रूचि के एक या अधिक चरों को प्रयोगकर्ता के द्वारा नियंत्रित किया जाता है (स्वतंत्र चर) और अन्य चर का मापन विभिन्न स्थितियों की प्रतिक्रिया में किया जाता है। (आश्रित चर) मनोविज्ञान के कई क्षेत्रों में प्रयोग प्राथमिक अनुसंधान विधियों में से एक है, विशेष रूप से संज्ञानात्मक ()/साइकोनोमिक्स (), गणितीय मनोविज्ञान (), मनोशरीरकार्यिकी () और जैविक मनोविज्ञान ()/संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान ().

मानव पर प्रयोग कुछ नियंत्रण के अंतर्गत किये गए हैं, जो नाम के द्वारा सूचित किये गए हैं और स्वैच्छिक सहमति के हैं। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, प्रायोगिक विषयों के नाजी गलतियों की वजह से नुरेमबर्ग कोड () की स्थापना की गयी। बाद में, अधिकांश देशों (और वैज्ञानिक पत्रिकाओं) ने हेलसिंकी की घोषणा () को अपना लिया। अमेरिका में, राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के () ने १९६६ में संस्थागत समीक्षा बोर्ड () की स्थापना की और १९७४ में राष्ट्रीय अनुसंधान अधिनियम () (मानव संसाधन ७७२४) को अपना लिया। इन सभी कारणों से अनुसंधानकर्ता प्रयोगात्मक अध्ययनों में मानव प्रतिभागियों से सूचित सहमति प्राप्त करने के लिए प्रोत्साहित हुए। कई प्रभावी अध्ययनों से इस नियम की स्थापना हुई; इन अध्ययनों में शामिल थे, एमआईटी और फर्नाल्ड स्कूल रेडियो आइसोटोप का अध्ययन, थेलीडोमाईड त्रासदी (), विलोब्रुक हेपेटाइटिस () का अध्ययन और स्टैनले मिल्ग्राम () का सत्ता के लिए आज्ञाकारिता का अध्ययन।

नियंत्रित प्रयोग
अनुसंधान की विधियां
विकासात्मक मनोविज्ञान
फॉरेंसिक मनोविज्ञान