เมื่อเราเริ่มต้นที่จะทำวิจัยใดๆนั้น ผู้วิจัย(Researcher) ต้องกำหนดปัญหาวิจัย ที่เป็นข้อสงสัยที่ต้องการคำตอบ ซึ่งการหาคำตอบนั้นก็คือการค้นยคว้าหาคำตอบเกี่ยวกับตัวแปรนั่นเอง ดังนั้นตัวแปรจึงเป็นสิ่งที่ผู้วิจัยกำหนดขึ้นมาเพื่อทำการศึกษา และผู้วิจัยต้องจำกัดขอบเขตแนวความคิดให้สามารถวัดได้ สังเกตได้
ตัวแปร (variable) หมายถึงคุณลักษณะที่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือแปรค่าได้ ซึ่งตัวแปรนั้นมีอยู่หลายประเภท ขึ้นอยู่กับเกณฯฑ์ที่ใช้พิจารณา และอาจมีชื่อเรียกที่แตกต่างกันออกไป แต่โดยทั่วไปตัวแปรที่ผู้วิจัยต้องการศึกษานั้นมี 2 ประเภท ซึ่งผู้วิจัยทั้งหลายรู้จักและคุ้นเคยกันดี โดยพิจารณาตามความสัมพันธ์ของตัวแปร เป็นตัวแปรที่ผู้วิจัยต้องการศึกษา ได้แก่ ตัวแปรอิสระ(Independent variable) และตัวแปรตาม(Dependent variable)
1. ตัวแปรอิสระ บางครั้งเราเรียกว่าตัวแปรต้น ตัวแปรทดลองหรือตัวแปรจัดกระทำ เป็นตัวแปรที่เป็นสาเหตุให้ตัวแปรอื่นเปลี่ยนแปลงที่ผู้วิจัยจัดกระทำขึ้นเพื่อดูว่าเป็นสาเหตุของตัวแปรอื่นจริงหรือไม่ แต่ตัวแปรบางตัวผู้วิจัยก็ไม่สามารถจัดกระทำได้เนื่องจากเป็นคุณลักษณะของกลุ่มตัวอย่างอยู่แล้ว เช่น เพศ อายุ เป็นต้น
2. ตัวแปรตาม บางครั้งเราเรียกว่าตัวแปรผล (effect variable) เพราะเป็นตัวแปรที่ผู้วิจัยต้องการทราบการเปลี่ยนแปลงค่าอันเนื่องมาจากตัวแปรที่เป็นต้นเหตุ
ในการกำหนดว่าตัวแปรใดเป็นตัวแปรต้นหรือตัวแปรตามนั้น ผู้วิจัยต้องหาข้อมูลมาประกอบการพิจารณา อาศัยหลักความเป็นเหตุเป็นผลด้วย เช่นตัวแปรอิสระหรือตัวแปรต้นคือตัวแปรที่เป็นสาเหตุหรือเกิดก่อน และตัวแปรตามก็ดูผลที่เกิดขึ้นหรือเกิดภายหลัง
ตัวอย่าง
ปัญหาการวิจัย :
ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนที่เรียนด้วยบทเรียน
คอมพิวเตอร์ช่วยสอนกับบทเรียนสำเร็จรูปแตกต่างกันหรือไม่
ตัวแปรอิสระ :
วิธีการเรียน 2 วิธี คือ การเรียนด้วยบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอน
และการเรียนด้วยบทเรียนสำเร็จรูป
ตัวแปรตาม : ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน