實驗也是一種觀察，只不過是一種有控制的觀察，即有計劃地控制各種條件，在各種條件中，特別引起或改變某一條件，來研究兒童心理特征的變化。
在兒童心理學上常用的實驗法有以下幾種。
1．自然實驗
所謂自然實驗，即在兒童日常生活活動(游戲、學習、勞動)的自然情況下，引起或改變影響兒童的某些因素，來研究兒童心理特征的變化。
2．教育心理實驗
教育心理實驗可以說是自然實驗的一種重要的形式。這是兒童心理的研究跟一定的教育和教學過程結合起來，從而研究兒童在一定的教育和教學過程的影響下某些心理過程或個性品質形成和發展的規律。
例如，為要研究小學各年級兒童口頭言語和書面言語發展的水平，可以結合教學對不同年級的學生提出一系列的閱讀材料；兒童學習了這些材料之后，完成指定的口頭復述和書面復述的作業。從這些作業材料的整理和分析中，可以看出不同年級兒童口頭言語和書面言語發展的某些情況和特征。
自然實驗，特別是教育心理實驗，是研究兒童心理的重要方法。因為這種研究方法可以在很大程度上結合教育實際，為教育實踐服務。但是這種方法的缺點是不容易精密地控制實驗條件，因而在運用這種方法的時候，適當地跟實驗室實驗結合起來，常常是必要的。
3．實驗室實驗
實驗室實驗是在特別創設的條件下進行的，有時要利用專門的儀器和設備。例如，在研究兒童的感覺、知覺、記憶、思維等心理過程發展舶特點的時候，常常采用實驗室的實驗方法。實驗室實驗主要有以下特點：
（1）隨機取樣和隨機安排；
（2）對實驗情景和實驗條件進行嚴格控制；
（3）實驗結果量化，記錄非常客觀、準確；
（4）使用大量的實驗儀器。
至于實驗研究技術上的要求，我們已出了專著。這里不擬贅述。
實驗室實驗的一個很大的優點是能夠精密地控制實驗條件，但它的缺點是有很大的人工性，跟兒童的實際生活隔離。因此，用它來研究一些復雜的心理現象，如兒童的活動的特點或個性品質的特點，就有一定的局限性。