Les études d'observation comprennent 2 grands types d'étude : études cas-témoin et de cohorte.

L'objectif de l'étude cas-témoin est de comparer un groupe de patients atteints de la maladie étudiée à un groupe de patients indemnes de cette pathologie. La comparaison de la fréquence d'exposition à un facteur de risque (qui peut être un médicament) entre les 2 groupes permet de détecter une association entre ce facteur de risque et la maladie.

Dans l'étude de cohorte, un groupe de sujets indemnes de la maladie est constitué et suivi dans le temps. L'exposition au facteur de risque étudié (qui peut être un médicament) est mesurée à l'entrée dans l'étude. C'est la comparaison de l'incidence de la maladie entre les exposés et les non-exposés qui permet de détecter une association entre facteur de risque et maladie.

L'association mise en évidence dans les études d'observation ne permet en aucun cas de conclure à la causalité. Toutefois, les études d'observation permettent de générer des hypothèses qui devront être validées par des essais thérapeutiques s'il s'agit d'un médicament, même quand tout plaide en faveur d'une relation causale (relation dose-effet, plausibilité biologique, force et indépendance de l'association, etc.)

Dans l'essai thérapeutique, la randomisation, l'insu et l'analyse en intention de traiter assurent la comparabilité initiale et secondaire entre les 2 groupes, c'est-à-dire la causalité, toute différence observée entre les 2 groupes, pouvant être attribuée au traitement et à lui seul.

Case-control and cohort studies are the two principal types of observational studies.

Case-control studies compare a group of patients with a given disease and a group of subjects without it (controls). An association between the risk factor tested (which may be a drug) and the disease is assessed by comparing the frequency of exposure to this risk factor in each group.

In a cohort study, a large group of subjects initially free from the disease is followed over time. Exposure is assessed at the beginning of the study. The risk factor is associated with the disease if the incidence of the disease during follow-up is higher among exposed than non-exposed subjects.

Associations observed in observational studies cannot be considered causal, in contrast to those in randomized controlled trials. Observational studies generate hypotheses that must be formally tested in randomized trials, even when all the elements supporting causality (dose-effect relation, biological plausibility, strength and independence of the association) are present.

In trials, randomization, blinding and intention-to-treat analysis allow assessment of initial and secondary comparability between the two groups, so that any difference between the two groups can be attributed to the intervention or agent tested.