Em epidemiologia e estatística um estudo observacional faz inferências sobre o possível efeito de um tratamento em um grupo de indivíduos, onde a alocação dos indivíduos em um grupo em comparação com um grupo pré-selecionado está além do controle do pesquisador. Isto é, contrasta com experiências, tais como ensaios clínicos aleatórios, em que cada sujeito é aleatoriamente designado para um grupo a ser tratado.

A atribuição de tratamentos pode estar além do controle do investigador por várias razões:
O investigador pode simplesmente não ter a influência necessária. Suponha que um cientista quer estudar os efeitos de uma proibição - na saúde pública, em toda uma comunidade - de fumar em espaços públicos fechados. Em um experimento randômico o investigador teria que escolher aleatoriamente um conjunto de comunidades para estar no grupo de tratamento. No entanto, cabe a cada comunidade e/ou poder legislativo aprovar uma proibição de exercer o ato de fumar em locais fechados. Não se pode esperar que o pesquisador tenha poder político para fazer com que precisamente essas comunidades no grupo de tratamento escolhidos aleatoriamente exijam a proibição de fumar. Em um estudo observacional, o investigador normalmente começa com um grupo de tratamento constituído por aquelas comunidades onde a proibição de fumar já está em vigor.