در تحقیق همبستگی دنبال کشف رابطه بین پدیده ها هستیم، یعنی از سوالات ارتباطی می آیند، برای مثال تحقیقی که بدنبال کشف رابطه بین دو پدیده چاقی و صافی کف پا در دانش آموزان است، تحقیق همبستگی است. در واقع، در تحقیقات همبستگی آنچه را مشاهده می کنیم که به صورت طبیعی در جهان بدون دخالت مستقیم در آن رخ می دهد، ما می توانیم این را یا با گرفتن یک تصویر لحظه ای (عکس فوری) از متغیرهای بسیار در تنها یک نقطه از زمان یا اندازه گیری مکرر متغیرها در طول زمان های متفاوت (به نام طرح های طولی شناخته شده است) انجام دهیم. برای مثال، ممکن است سطح آلودگی در یک رودخانه و تعداد انواع معینی از ماهییان رودخانه؛ متغیرهای سبک زندگی (سیگار کشیدن، تمرین، و مصرف غذا) و بیماری (سرطان و دیابت ها) را اندازه گیری کنیم. در تحقیقات همبستگی دو نوع متغیر داریم، متغیر پیش بین و متغیر ملاک. برای کشف رابطه بین دو متغیر پیش بین و ملاک هر دو متغیر باید اندازه گیری شود.
ارتباط بین متغیرها بر اساس ضریب همبستگی تفسیر می شود، ضریب همبستگی دارای دو ویژگی مقدار عددی و علامت است. مقدار عددی بین 0 تا 1 است که صفر نشاندهنده ارتباط عدم ارتباط و 1 نشاندهنده ارتباط کامل است. علامت نیز مثبت یا منفی است. مثبت نشاندهنده ارتباط مستقیم بین دو متغیر است؛ یعنی با افزایش یک متغیر، متغیر دیگر افزایش می یابد یا با کاهش یک متغیر، متغیر دیگر نیز کاهش می یابد، برای مثال، با افزایش کالری مصرفی، وزن افزایش می یابد؛ با کاهش کالری مصرفی، وزن کاهش می یابد.
ارتبا منفی نشاندهنده ارتباط معکوس است، یعنی با افزایش یک متغیر، متغیر دیگر کاهش می یابد؛ یا با کاهش یک متغیر، متغیر دیگر افزایش می یابد. برای مثال، با افزایش درصد چربی، سرعت دویدن کاهش می یابد.