วิธีการทางสถิติที่ใช้ใน RCT ขึ้นอยู่กับลักษณะข้อมูล รวมทั้ง

• สำหรับข้อมูลที่ให้ผลเป็นทวิวิภาค คือแบ่งเป็นสองอย่าง สามารถใช้ logistic regression และวิธีอื่น ๆ (ยกตัวอย่างเช่น ใน RCT ที่กำหนดการตอบสนองแบบดำรงอยู่ได้ ของยา peginterferon alfa-2a ต่อไวรัสตับอักเสบชนิดซี[51])
• สำหรับข้อมูลที่ให้ผลแบบต่อเนื่อง analysis of covariance สามารถใช้ตรวจสอบผลของตัวแปรทำนาย (predictor variable) (เช่น เพื่อตรวจความเปลี่ยนแปลงของไขมันในเลือดหลังจากได้ยาอะโทวาสแตติน ภายหลังจากการเกิดกลุ่มภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดเฉียบพลัน[52])
• สำหรับข้อมูลที่แสดง time-to-event outcome ที่การวัดข้อมูลอาจไม่สมบูรณ์ (เพราะเหตุ Censoring) การวิเคราะห์โดย survival analysis อาจจะสมควร (เช่นการใช้ Kaplan-Meier estimator และ Cox proportional hazards model ในการวิเคราะห์ช่วงเวลาที่จะเกิดโรคหลอดเลือดหัวใจหลังจากได้รับการบำบัดด้วยการทดแทนฮอร์โมน [hormone replacement therapy] หลังจากหมดระดูแล้ว[53])

ไม่ว่าจะใช้วิธีการทางสถิติใด ๆ เรื่องสำคัญที่ควรพิจารณาเกี่ยวกับการวิเคราะห์ข้อมูลของ RCT รวมทั้ง

• ควรจะหยุดการทดลองก่อนจะเสร็จเพราะข้อมูลที่ได้แล้วหรือไม่ ยกตัวอย่างเช่น อาจควรที่จะหยุด RCT ก่อนเสร็จเพราะว่าการรักษา "ได้ผลดีหรือมีผลเสียเกินกว่าที่คาด" หรือว่า "ผู้ทำการทดลองพบหลักฐานว่าไม่มีผลแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิธีการรักษาของกลุ่มทดลองกับของกลุ่มควบคุม"[4]
• ระดับที่กลุ่มการทดลองสามารถวิเคราะห์ได้ตามที่สุ่ม คือถ้าสามารถใช้ intention-to-treat analysis (การวิเคราะห์การรักษาตามที่ตั้งใจ) ได้หรือไม่ เพราะว่า การวิเคราะห์การรักษาตามที่ตั้งใจที่สมบูรณ์ "จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อได้ข้อมูลผลที่สมบูรณ์" จากผู้ร่วมการทดลองทั้งหมดตามที่สุ่มเท่านั้น[54] แต่ถ้าข้อมูลผลบางอย่างยังขาดเหลืออยู่ อาจจะทำการวิเคราะห์กรณีที่มีข้อมูลสมบูรณ์และข้อมูลที่เติมให้เต็มโดยเทคนิคทางสถิติแบบ Imputation ได้[4] อย่างไรก็ดี ยิ่งมีผู้ร่วมการทดลองในกลุ่มที่จัดโดยสุ่มดั้งเดิมมากเท่าไร โอกาสที่จะเกิดความเอนเอียงก็จะน้อยลงเท่านั้น[4]
• ควรจะใช้เทคนิควิเคราะห์แบบ subgroup analysis (การวิเคราะห์เป็นกลุ่มย่อย) หรือไม่ ซึ่งเป็นวิธีที่ "มักจะแนะนำไม่ให้ทำ" เพราะว่า สามารถเกิดปัญหาทางสถิติที่เรียกว่า multiple comparisons problem ที่แสดงผลบวกที่ไม่จริง (false positive) ทำให้ผลที่พบไม่สามารถจะทำซ้ำได้[4]