На відміну від неекспериментальних методів, які не є суворими і цілком залежать від професіоналізму психолога, експериментальні методи достатньо формалізовані і дають змогу отримати дані, що підлягають перевірці. Осердям таких методів є експеримент - стандартизований спосіб психологічного дослідження, для застосування якого потрібне створення спеціальних умов. Він характеризується втручанням дослідника в явище, що вивчається; контролем за його перебігом; реєстрацією процесу та показників; можливістю відтворення і, отже, повторного отримання тих самих результатів. Щоправда, психічні явища настільки мінливі, що далеко не завжди вдруге вдається отримати те саме, що й першого разу. Експеримент проводиться з метою перевірки певної гіпотези і дає змогу отримати дані, недоступні спостереженню. Для цього, як правило, формують дві групи досліджуваних - експериментальну, на яку впливає якийсь чинник, і контрольну, де такий чинник відсутній. Зареєстровані в експерименті відмінності між групами пояснюються впливом чинника, дія якого вивчається. Результати експерименту обробляються за допомогою методів кількісного аналізу.
Розрізняють два види експерименту - природний і лабораторний.
Перший проводять у звичній для досліджуваного обстановці, і він, як правило, не усвідомлює себе об'єктом дослідження. Наприклад, вивчають ефективність різних методик навчання. Це виключає вплив на результати намірів досліджуваного, його ставлення до експерименту, проте й не враховує дії відволікаючих умов. Лабораторний експеримент дає можливість не лише створювати, а й контролювати чинники, що впливають. Він проводиться із застосуванням технічних засобів, що дає змогу пред'являти інформацію, реєструвати й обробляти відповіді на неї [1, с.23].
До експериментальних методів належать також тести - стандартизовані способи вимірювання конкретного психічного явища. Вони набули широкого застосування у психологічній діагностиці - теорії і практиці визначення рівня розвитку певних аспектів людської психіки. Тестів надзвичайно багато, і вони класифікуються залежно від спрямованості. Так, є тести інтелекту, тести загальних, творчих або професійних здібностей, тести особистості тощо. Створення тестів - трудомісткий і тривалий процес, що потребує неабияких зусиль, а використання їх передбачає наявність ґрунтовної професійної підготовки.
Тестові завдання подають у вигляді запитань, суджень, графічних зображень, малюнків, які мають спонукати експериментальну діяльність досліджуваних. Первинні результати (відповіді, час і помилки тощо) порівнюють з тестовими нормами - кількісними показниками виконання певного тесту, що складаються з урахуванням статі та віку досліджуваних. Норми визначаються в процесі стандартизації - попереднього випробування тесту на великих групах людей. За допомогою вимірювальних шкал - спеціальних числових систем - "сирі" оцінки переводяться в стандартні, що дає змогу зіставляти їх між собою. Застосування тесту - тестування - є досить точним засобом вимірювання індивідуальних відмінностей між людьми. Практичне значення результатів тестування зумовлює суворість вимог до тесту. Насамперед, він повинен бути надійним і валідним. Надійність тесту визначається постійністю оцінок, які отримує досліджуваний при повторному тестуванні тим самим тестом або його аналогічною (еквівалентною) формою. Надійний тест дає високий показник збігу оцінок, що дає підставу розглядати його як перевірений інструмент психологічного виміру. Валідність - ступінь відповідності тесту явищу, для вимірювання якого він призначений. При цьому змістовна валідність свідчить про відповідність тестових завдань сутності досліджуваного явища, критеріальна валідність означає, наскільки точно за результатами тесту можна судити про реальний стан цього явища, а конструктивна свідчить, що результати тесту відповідають теорії, на підставі якої його побудовано. Надійність і валідність тесту обґрунтовують за допомогою математичної статистики. Тестування дуже поширене в США, де правомірність його застосування стверджується спеціальною підкомісією конгресу. Людей тестують при вступі до навчального закладу, прийомі на роботу, просуванні по службі. Така практика є показником прагнення демократичного суспільства до оцінки людини лише за досягнутим нею рівнем психічного розвитку. Вона виразно висвітлює й ту роль, яку відіграє в цій країні практична психологія. Проте тестування має й слабкі місця. Найважливішим з них є залежність його результатів від освіти досліджуваного, його можливостей оволодівати надбаннями культури. Потрібно також пам'ятати, що спроби надати цим результатам прогностичного значення є свідченням спрощеного розуміння завдань тестування [3, с.48].
У психології експеримент - один із основних, поряд зі спостереженням, методів наукового пізнання загалом, психологічного дослідження - зокрема. Експеримент відрізняється від спостереження можливістю активного втручання в ситуацію дослідника, який здійснює планомірні маніпуляції однією або декількома змінними (факторами) та реєструє зміни, що відбуваються з досліджуваним явищем.
Основні особливості експерименту, які зумовлюють його дослідницьку цінність, такі:
1) в експерименті дослідник сам викликає досліджуване ним явище замість того, щоб чекати (як при об'єктивному спостереженні), поки випадковий потік явищ надасть йому можливість це явище спостерігати;
2) експериментатор може змінювати умови, за яких явище виявляє свої характеристики, замість того, щоб сприймати їх у випадково даному контексті ситуації;
3) варіативні маніпуляції експериментатора умовами дослідження дають можливість виявляти закономірності протікання тих чи інших процесів, явищ за конкретних умов і ситуацій;
4) у ході експерименту можливе встановлення кількісних закономірностей між різнорівневими явищами, взаємодія яких моделюється в конкретній процедурі дослідження.
Експеримент у психології може бути лабораторним або природним. Лабораторний експеримент відбувається в штучних (лабораторних) для досліджуваного явища умовах, коли експериментатор спеціально організовує ситуацію для з'ясування явища або окремих його характеристик, ініціює очікуваний процес і моделює штучно всі необхідні для цього умови. Лабораторний експеримент дає змогу точно враховувати досліджувані зовнішні впливи (силу, тривалість і послідовність подразників або їх комбінації) та реакції-відповіді (дії та висловлювання) людини на ці подразники. Так, наприклад, у процесі вивчення відчуття та сприймання точно враховуються сила й послідовність різноманітних подразників, а також відповідні реакції на них різних органів чуття. Під час дослідження пам'яті точно враховується кількість та якість матеріалу, що запам'ятовується, різні способи запам'ятовування (цілком, частинами, уголос, "про себе", кількість повторювань та ін), а потім шляхом зіставлення всіх даних установлюються умови ефективнішого запам'ятовування того чи іншого типу матеріалу й інші закономірності [1, с.25].
Перші експериментальні дослідження психічних процесів (спочатку - відчуттів) були проведені в середині XIX ст. М. Вебером і Г. Фехнером. Перші експериментально-психологічні лабораторії заснували В. Вундт (у Німеччині), а пізніше - В.М. Бєхтєрєв і А.А. Токарський (у Росії), М.М. Ланге (в Україні). Значну роль у розвитку лабораторного експерименту в психології відіграли методи дослідження пам'яті, розроблені наприкінці XIX ст. Г. Еббінгаузом. Великою перевагою лабораторного психологічного експерименту є те, що він дає змогу враховувати не тільки зовнішні дії та висловлювання піддослідних, а й внутрішні (приховані) фізіологічні реакції: зміну електричних потенціалів головного мозку, зміну діяльності серця та кровоносних судин, пропріоцептивні та міокенетичні реакції тощо. Фіксація цих фізіологічних реакцій здійснюється за допомогою спеціальної апаратури. Взагалі, залежно від природи досліджуваного явища та цілей дослідження, в експерименті використовуються ті чи інші технічні засоби або інші моделюючі елементи експериментальної ситуації.
Результати лабораторного експерименту завжди аналізуються з урахуванням таких його особливостей:
1) штучність експериментальної ситуації;
2) аналітичність та абстрактність процедури експерименту;
3) ускладнюючий ефект впливу експериментатора на хід і наслідки експерименту. Крім цього, експеримент завжди доповнюється тими чи іншими методичними засобами, що дає змогу розширити дослідницьку площину експерименту й підняти ефект дослідження в цілому.
Своєрідним варіантом експерименту, що являє собою ніби проміжну форму між спостереженням та експериментом, є метод природного експерименту, запропонований О.Ф. Лазурським. Він проводиться не в лабораторії, а в звичайних життєвих умовах; при цьому експериментальному впливу піддаються умови, в яких протікає діяльність, що вивчається, сама ж діяльність піддослідного спостерігається в її природному виявленні. Проте вибір природної ситуації експерименту не є спонтанним, випадковим. Дослідження відбувається згідно з підібраними умовами, що відповідають цілям дослідження, а процеси, що пізнаються, протікають у природному їх порядку та послідовності без втручань експериментатора. Природний експеримент поєднує в собі позитивні якості спостереження і лабораторного експерименту, однак порівняно з останнім є менш точним і в багатьох випадках має доповнюватися ним [4, с.58].