試驗設計，也稱爲實驗設計（Design of Experiment，簡稱DOE），是一門基於概率論和數理統計的科學技術，旨在通過系統地安排和控制實驗條件，以提高實驗效率、減少隨機誤差的影響，並能夠有效地對實驗結果進行統計分析。試驗設計的基本目的是通過有計劃地改變過程要素並觀測其效果，來確定這些變量的關係，從而改善過程。
試驗設計的過程包括以下幾個關鍵步驟：
明確試驗目標：選擇一箇或多箇衡量產品質量的指標，這些指標必須是可量化的，以便在實驗中進行準確測量。
識別影響因素：尋找可能影響試驗指標的因素，並確定這些因素的不同水平或狀態，即因素的水平範圍。
選擇合適的實驗設計方法：根據實際問題和可用的資源，選擇最適合的實驗設計方法。不同的方法適用於不同的條件和問題。
科學地分析試驗結果：運用統計分析方法（如直觀分析、方差分析、迴歸分析等）來分析實驗數據，以得出結論和做出決策。
試驗設計廣泛應用於各種科學研究、工業生產、醫學等領域，旨在通過控制和改變變量來優化過程或產品性能。