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医学研究的对象主要是人体以及与人的健康有关的各种因素，是评价人类健康水平，探索疾病发生及疾病预测的学科，能帮助我们更好地认识和掌握个体及群体健康变化的规律。
生物现象的一个重要特点就是普遍存在着变异。所谓变异（个体差异），是指相同条件下同类个体之间某一方面发展的不平衡性，系偶然因素起作用的结果。
例如同地区、同性别、同年龄的健康人，他们的身高、体重、血压、脉搏、体温、红细胞计数、白细胞计数等的数值都会有所不同。又如在同样条件下，用同一种药物来治疗某病，有的病人被治愈，对有的病人疗效不显著，对有的病人可能无效，甚至可导致其死亡。
引起客观现象差异的原因是多种多样的，归纳起来，一类原因是普遍的、共同起作用的主要因素，另一类原因则是偶然的、随机起作用的次要因素。这两类原因总是错综复杂地交织在一起，并以某种具有偶然性的形式表现出来。
医学科学研究的任务就在于，要从看起来错综复杂的偶然性中揭露出潜在的必然性，即事物的客观规律。这种客观规律是在大量现象中发现的，比如临床上要观察某种疗法对某病的疗效时，如果观察的病人很少，便不易正确判断该疗法对某病是否有效；但当观察病人的数量足够多时，就可以得出该疗法在一定程度上有效或无效的结论。所以，医学统计学是医学科学研究的重要工具。
医学统计工作的基本步骤包括医学研究设计、收集资料、整理资料和分析资料，它们紧密相连、缺一不可，任何一步的缺陷都将影响最终研究结果。
医学研究设计是医学统计工作中的重要内容，它是医学统计工作的第一步，是对研究过程、内容及具体实施方法和步骤的总设想或安排，即制定周密、具体的要求和计划。因此，医学研究设计是整个统计工作过程中最关键的一步，也是后面3个步骤实施的依据。
医学研究通常包括实验性研究和观察性研究，前者主要指在人为干预的条件下获得数据，后者则指在自然发展的情况下收集数据。研究设计有专业设计和统计设计，实际应用过程中两者相辅相成。专业设计主要反映研究者对专业知识的掌握程度，与科研课题和项目的深度及水平有关。统计设计主要反映研究者对统计知识、技术正确应用的程度和科学研究的能力，主要与科研工作的质量有关。在整个统计设计中，有关收集资料的计划是核心部分，它主要包括拟定研究方案、确定观测对象和观测单位、确定样本含量和抽样方法、制定实验过程中的质量控制措施、初步确定拟使用的统计方法等。
收集资料是获得研究所需原始资料的过程，要根据研究目的与设计确定收集方式。实验性研究的收集方式主要是通过专项实验，如临床试验、动物实验；观察性研究的收集方式主要是通过专题调查。无论是通过何种途径收集到的资料，都应强调它的准确性、完整性。
医学科学研究原始资料的来源如下。
（1）报表资料
医疗卫生领域里的各种报表，如传染病报表、疾病检测报表、医院年度统计报表、卫生统计年鉴等。
（2）医疗、预防机构的日常工作记录
如住院病例、经常性工作记录和数据库等。在疾病治疗质量评价的研究中，确定了评价指标后，要对医院住院患者的病例数据进行收集，利用统计分析方法进行影响因素调整和治疗质量评价。
（3）专题研究的实验数据和调查资料
专题研究或实验研究一般指为解决某个问题或验证某个假说等所进行的专门研究。如全国7～10岁儿童龋病现场调查、某地Ⅱ型糖尿病调查、全国膳食营养水平调查、某地中小学生抑郁情况调查、某地中小学生的健康状况研究等。
整理资料是对收集到的原始资料进行有目的的审核、校正、整理，使之系统化、条理化，以便于进一步计算统计指标并进行分析。整理资料的过程包括：
（1）对原始资料进行检查、核对、纠错，消除收集和录入数据的过程中可能出现的差错；
（2）根据常识、专业知识、逻辑关系对资料的合理性和一致性进行检查与核对，如研究某种妇科疾病发生的影响因素时，排查资料中是否有男性患者的记录；
（3）根据统计分析的要求，将观察单位按类别（如性别、职业、疾病分类、婚姻状况等）或数值大小（如年龄、体重指数等）归类分组，并分组汇总资料。
分析资料是对整理的资料进行统计分析，获取资料中有关信息的过程，包括统计描述和统计推断两个方面。统计描述是通过计算有关的统计指标，对资料进行全面概括的描述，包括统计指标的计算和统计图表的绘制。统计推断是从样本中的信息推断总体特征，包括参数估计和假设检验两部分，参数估计是指用样本统计量估计总体参数，假设检验是用来判断样本与样本、样本与总体的差异是由抽样误差引起还是本质差别造成的统计推断方法。