Педагогічний експеримент є певним комплексом методів дослідження, який забезпечує науково-об'єктивну та доказову перевірку правильності обґрунтованої на початку дослідження гіпотези. Він дозволяє глибше, ніж інші методи, перевірити ефективність тих чи інших нововведень у навчанні та вихованні, порівняти значення різних факторів у структурі педагогічного процесу й обрати найкращі (оптимальні) їх поєднання для відповідної ситуації, виявити належні умови реалізації певних педагогічних завдань. Експеримент дає можливість відкрити усталені, повторювані, істотні зв'язки між явищами, тобто вивчати закономірності, характерні для педагогічного процесу.
На відміну від вивчення педагогічних явищ у звичайних умовах, під час їх безпосереднього спостереження, суть експерименту полягає у свідомому відокремленні досліджуваного явища від інших і цілеспрямованій зміні умов педагогічного впливу на досліджуваних.
Педагогічний експеримент вимагає від дослідника високої методологічної культури, уважного опрацювання його програми та надійного критеріального механізму, що дозволяє фіксувати ефективність освітньо-виховного процесу.
У педагогіці послуговуються кількома основними видами експерименту. За умовами проведення розрізняють природний і лабораторний експерименти. У першому випадку експеримент проводиться у звичайних, природних умовах навчання та виховання. Спершу експериментатор спостерігає початковий стан діяльності та поведінки школярів чи вивчає інші характеристики, які пов'язані зі змістом наукового дослідження. На наступному етапі дослідник або вчитель здійснюють рекомендовані зміни у змісті, формах і методах навчально-виховної діяльності. Після цього знову вивчається рівень вихованості, розвитку особистості учнів і робиться висновок про ефективність ужитої в природних умовах системи заходів.
На відміну від природного при лабораторному експерименті у класі виділяється група учнів, з якою після низки особистих бесід дослідник проводить як індивідуальне так і групове навчання та робить висновки про їх ефективність.
За характером утручання в навчально-виховний процес експеримент може бути визначальним (констатуючим) або формувальним (формуючим). Так званий визначальний (констатуючий) експеримент проводиться з метою виявлення поточного (загального) стану навчально-виховного процесу або певного педагогічного явища та стану їх структурних елементів як на початку дослідження, так і наприкінці - до та після формувального (формуючого) експерименту. Може бути й кількаразове його використання в певні моменти перебігу процесу, що досліджується. Визначальний експеримент як комплексний метод дослідження, своєю чергою, включає низку спеціальних дослідницьких методів: вивчення й аналіз педагогічної документації, передового педагогічного досвіду та незалежних характеристик; анкетування; бесіди; інтерв'ю; тести. За результатами визначального експерименту робляться загальні висновки про стан досліджуваної проблеми на даному етапі наукового пошуку. Наприклад, на початку визначального експерименту дипломник вивчає шкільну документацію (плани школи чи класного керівника, звіти тощо) з теми дослідження.
У визначальному експерименті важливе значення має вивчення результатів діяльності учнів. Так, вивчаючи дидактичні аспекти якоїсь проблеми, дуже корисним є аналіз класних журналів, учнівських щоденників, їх творів і малюнків тощо, а вивчення читацьких формулярів учнів у шкільній бібліотеці дає часткове уявлення про їх літературні зацікавлення. Аналіз виконання письмових домашніх завдань дозволяє встановити ставлення учнів до роботи ~ сумлінність чи легковажність у підході до навчання. Вивчення та узагальнення передового педагогічного досвіду - також важлива складова частина визначального експерименту.
Проте всі вищезазначені дослідницькі дії, що притаманні визначальному експериментові, дають матеріал тільки для визначення стану вирішення проблемних питань дослідження. Разом з тим дослідник сам повинен намітити та встановити свої, на його думку, ефективні напрямки та засоби досягнення визначеної в науковій роботі мети. Цей процес, що має прогностичний характер, здійснюється за допомогою формувального (формуючого) експерименту. Він проводиться в умовах навчального закладу (загальноосвітньої школи). Формувальний експеримент передбачає часткову перебудову навчально-виховного процесу (загальноосвітньої школи), внесення змін, наприклад, у зміст навчання та виховання чи в методи й форми їх організації тощо.
 Порівняємо ці форми проведення експерименту: при визначальному експерименті проводиться фіксація й аналіз знань про предмет дослідження, натомість формувальний експеримент вимагає утворення нової моделі діяльності учасників досліджуваного педагогічного процесу, яка формується, як правило, на основі гіпотези, тобто основне завдання формувального експерименту - створення нового досвіду на основі того, що є в природних умовах із урахуванням прогностичних концепцій.