二阶段交叉设计实验的显著特征是将实验时间划分为两个实验阶段，同一受试者在不同实验阶段先后接受两种处理，不同组别的受试者处理的顺序不同。
虽然交叉实验的处理是单因素，但影响实验结果的因素除了非人为控制的受试者个体差异外，还有处理顺序和实验阶段两个因素。所以，交叉实验实际上是一个实验因素和两个重要的非实验因素的多因素实验，A因素为处理，B因素为处理顺序，C因素为实验阶段。由于B因素的作用包含在两组受试者组与组之间的差别中，交叉实验重点分析的是A因素各个水平的差别和C因素各个阶段的差别，并且假定A、B、C三个因素间不存在交互效应。
由于交叉实验处理间的差别是在受试者内进行比较，允许受试者之间有较大的个体差异，特别适用于不易控制个体差异的临床试验。一个较为严格的限制条件是，前一个实验阶段的处理效应不能传递到下一个实验阶段，即各处理终止后没有残留效应，或各处理的残留效应相等。为保证这一点，每两个阶段之间均设一个停药或停止处理的阶段，等待残留效应的消失，通常称此为清洗阶段。
医学临床研究中，交叉设计多用于止痛、镇静、降血压、抗风湿等缓解症状的药物或治疗方法间的疗效比较。
