นักวิทยาการระบาดทำงานเกี่ยวข้องกับการออกแบบการศึกษาทั้งจากการเฝ้าสังเกตไปจนถึงการทดลอง ซึ่งแบ่งออกเป็นการศึกษาวิทยาการระบาดเชิงพรรณนา, วิทยาการระบาดเชิงวิเคราะห์ (จุดประสงค์เพื่อพิจารณาความสัมพันธ์ของปัจจัยที่ศึกษาแล้วหรือจากสมมติฐาน), และวิทยาการระบาดเชิงทดลอง (ซึ่งเทียบเท่ากับการทดลองในเชิงคลินิก หรือการทดลองรักษาหรือปัจจัยแทรกแซงในชุมชน) การศึกษาทางวิทยาการระบาดมีจุดประสงค์เพื่อแสดงความสัมพันธ์ระหว่างการสัมผัสปัจจัยเสี่ยง เช่น การดื่มสุราและสูบบุหรี่, เชื้อโรค, ความเครียด, หรือสารเคมี กับการป่วยหรือการตายโดยปราศจากอคติ การระบุความสัมพันธ์อย่างเป็นเหตุและผลกันระหว่างการสัมผัสปัจจัยเสี่ยงและผลลัพธ์เป็นแง่มุมสำคัญของวิชาวิทยาการระบาด

ในทางวิทยาการระบาดจะมีคำว่า 'epidemiologic triad' ซึ่งใช้อธิบายความเกี่ยวเนื่องกันของ ตัวให้อาศัย (Host), ตัวกระทำ (Agent), และ สิ่งแวดล้อม (Environment) ในการวิเคราะห์การระบาด