由于是随机分派，所以在理论上各组接受处理前各方面是相等的。如果在同样条件下对两个或两个以上组施以相同处理，则各组效果的平均数在统计上应没有显著差异；如果对两个或两个以上组分别施以不同的处理，所得效果平均数的差异可被断定是由于处理的不同而造成的。这种设计的实验结果一般采用独立样本的t检验或方差分析。

完全随机化设计的被试对象被分成若干组，每组分别接受一种实验处理，仅考虑处理因素。有几种实验处理被试也相应地被分为几组，各实验组的被试之间相互独立，因而又叫独立组设计或被试间设计。

在完全随机化设计中，我们是将实验数据的总变异分解为由处理不同造成的组间变异和由误差因素造成的组内差异。实际上是把组内差异理解为实验误差，而忽视了实验组内被试内的个别差异。当样本含量较小时，各组容易出现不均衡的现象。因此，完全随机化实验设计把可以控制的个别差异作为随机误差而不加以控制，增大了实验误差。