تحقیقات روانشناسی آزمایشی در داخل لابراتوار و تحت شرایط کنترل شده انجام می پذیرند. تلاش این متد تحقیقات تکیه انحصاری بر کاربرد روش های علمی بر ابناء بشر بمنظور فهم رفتار می باشد. نمونه های چنین معیار های سنجش رفتاری شامل زمان عکس العمل و انواع معیاری های روان سنجی می گردد. آزمایشات جهت تست یک فرضیه خاص انجام می پذیرند.
بعنوان یک مثال روانشناسی آزمایشی، ممکن است ادراک مردم را در زمینه تن های صدا بسنجد. خصوصا، ممکن است سوال زیر پرسیده شود: آیا برای مردم آسانتر نیست که بین یک جفت تن صدا تفاوت قائل شده و آن را از دیگر اصوات بر مبنای تکرار آن ها تشخیص دهند؟ برای پاسخ به این سوال امکان عدم اثبات این فرضیه که کلیه اصوات صرفنظر از فرکانس آنها، بطور یکسان قابل تشخیص هستند وجود دارد ( همچنین بخش تست فرضیه برای توضیح اینکه چرا شخص بجای اثبات فرضیه به عدم اثبات آن می پردازد، را ببینید.) جهت تست این فرضیه می باید یک شرکت کننده در یک اتاق نشانده شده و به یک سری اصوات گوش دهد. چنانچه شرکت کننده بخواهد نسبت به یک صوت عکس العمل نشان دهد (مثلا از طریق فشار دادن یک دکمه)،
در صورتیکه فکر کنند که تن اصوات شامل دو صدای متفاوت بوده و یک عکس العمل دیگر اگر فکر کنند که همان صدا را شنیده اند. نسبت پاسخ های صحیح بعنوان معیار سنجش اینکه آیا کلیه تن های اصوات بصورت یکسان قابل تشخیص بوده یا خیر، بکار می رود. نتیجه این آزمایش بخصوص نشانگر بهتر تفاوت اصوات خاص بر پایه درگاه شنیداری انسان می باشد.
