观测数据是通过观察、观测和调查收集到的数据，这类数据是在没有对事物人为控制条件下得到的。例如，在某路口观察，记录每分钟经过的机动车与非机动车辆数，获得一组观测数据；利用仪器，在某一固定地点，每 5分钟记录一次空气中二氧化碳的含量，获得一组观测数据；在学校食堂门口随机找同学进行某问卷调查，共获得 100份有效问卷，得到多组观测数据。
收集数据的另一类方法是通过实验，在实验中控制一个或多个变量，在有控制的条件下得到观测结果。实验数据是指在实验中控制实验对象而收集到的变量的数据。例如，对在一起饲养的一群牲畜，分别喂给不同的饲料，以检验不同饲料对牲畜增重的影响。实验是检验变量间因果关系的一种方法。在实验中，研究人员要控制某一情形的所有相关方面，操纵少数感兴趣的变量，然后观察实验的结果。自然科学领域的大多数数据都属于实验数据。
