在同一试验中，只研究某一个因子的试验方法。是最基本的试验设计方法。单因子试验中所研究的因素，又可分为若干不同的处理级别，这些级别可以是数量上的差异，也可以是性质上的差异。例如将能量分为高、中、低三个水平的饲料A₁、A₂、A₃各喂3头仔猪，并测定仔猪增重，将结果列表（表1），检验饲料间有无显著差异。

表1 仔猪的增重

方差分析按以下步骤进行。因子的水平数为a，各水平的复数为r。

第一步：建立无效假设，饲料间无差异。

即 U₁＝U₂＝U₃

第二步：求修正值，CT（用总数除总和平方）。

CT＝(108＋93＋69)²÷(3＋3＋3)＝270²/9＝8100

第三步：求总平方和，S_AR（由各变数平方之和减去修正值）。

S_AR＝(31²＋39²＋…＋26²)-CT＝388

第四步：求饲料间平方和，S_A（每种饲料和的平方除以每种饲料饲喂的头数，其商相加，再减去修正值）。

S_A＝108²/3＋93²/3＋69²/3-CT＝258

第五步：求误差平方和。S_R（A），即给予同一饲料的每个个体间的差异。可以由S_AR与S_A之差来计算。

第六步：计算自由度。与S_AR、S_A、S_R（A）相应的自由度用f_AR、f_A、f_R（A）表示

f_AR＝（r₁＋r₂＋r₃）-1＝总数-1＝8

f_A＝饲料数-1＝3-1＝2

f_R(A)＝f_AR,f_A＝8-2＝6

第七步：列方差分析表（表2）。

表2 表1资料的方差分析表

表中S是平方和，MS是均方，f是饲料间均方与重复间误差均方之比。本例F＝129/21.66＝5.95

第八步：进行F检验。把求得的F值与F表的F（2，6，0.05）＝5.143作比较，5.95＞5.143，因此否定无效假设，说明饲料间增重的差异不是偶然的，是有意义的，即是由于饲料的营养价值不同而形成的。

在单因子试验中，除研究的因子可分为不同的级别外，其他条件应尽可能的一致，这样才能够反映出供试因子的正确比较结果。单因子在试验设计上比较简单，目标明确，所得结果便于统计分析，在解决一个主要问题时容易得到明确的结论。所以，在试验中应用比较广泛。