Thiết Kế Thực Nghiệm, một công cụ quan trọng trong Nghiên cứu Khoa học, có nội dung bao gồm 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu về Thiết kế và phân tích thực nghiệm với các nội dung về ứng dụng thực nghiệm, chiến lược thực nghiệm, nguyên lý thực nghiệm và quy trình thực nghiệm.
Chương 2: Trình bày Thực nghiệm so sánh bao gồm so sánh kỳ vọng và so sánh biến thiên.
Chương 3: Trình bày Thực nghiệm đơn biến với các phần phân tích phương sai ANOVA, ước lượng sau thực nghiệm, kiểm tra mô hình, hồi quy đơn biến, xác định cỡ mẫu. Chương này còn trình bày so sánh kỳ vọng theo nhóm và so sánh kỳ vọng theo cặp.
Chương 4: Trình bày một kỹ thuật quan trọng trong thiết kế và phân tích thực nghiệm là Thực nghiệm phân khối, khi yếu tố gây rối đầu vào có thể kiểm soát được.
Chương 5: Trình bày Thực nghiệm đa biến khi có nhiều yếu tố đầu vào. Chương này cũng trình bày kỹ thuật phân khối trong thực nghiệm đa biến.
Chương 6: Trình bày Thực nghiệm nhị phân là một trường hợp đặc biệt nhưng cũng rất thông dụng khi thiết kế và phân tích thực nghiệm, khi yếu tố đầu vào có hai mức.
Ngoài ra còn có phần phụ lục - Thống kê trong thực nghiệm, trình bày các kiến thức cơ bản về thống kê cho các kỹ thuật thiết kế và phân tích thực nghiệm ở các chương trên.