裂区设计类似于析因设计，只是每个因素作用于不同级别的实验单位。例如，为研究2种小麦V（V 1 ，V 2 ），分别用3种耕作方式S（S 1 ，S 2 ，S 3 ）下的产量，进行如下实验设计：选有代表性的地块4块B（即4个区组），每块地等分成两小块（plot），每小块地随机种一种小麦；每小块地等分成三份（sub-plot），每份地随机采用一种耕作方式耕种。实验设计如下所示：
在这里引出了一个新概念，即实验单位分级。当实验单位具有隶属关系时，高级实验单位包含低级实验单位。
析因设计与裂区设计的差别在于，析因设计的 G 个处理全部作用于同一级别的实验单位，如完全随机设计全部作用于一级实验单位，随机区组设计全部作用于二级实验单位；但裂区设计A因素的 I 个水平只作用于一级实验单位，只有B因素的 J 个水平作用于二级实验单位，例如同一家兔注射的药物必须相同，但两只兔眼的损伤不同。
裂区实验在医学研究，尤其是在临床医学研究中用途广泛。
缺点是A、B两因素主效应检验的精度不同，二级单位间差别比较的检验精度通常高于一级单位间的差别比较。
