Psichologija gali prisiminti psichoanalizės ir sapnų aiškinimo vaizdus, tačiau daugelis profesionalių psichologų renkasi labiau empirinius žmogaus elgesio tyrimo metodus. Tokie specialistai atlieka tyrimus kurdami eksperimentus, kuriuose renkami skaitiniai, kiekybiniai duomenys. Kiekybinių metodų psichologijos tyrėjai gali naudoti statistinę savo eksperimento duomenų analizę, kad padarytų išvadas apie jo rezultatus.
Visi mokslininkai renka ir analizuoja duomenis. Ši informacija gali būti kiekybinio arba kokybinio pobūdžio. Kokybiniai duomenys gali apimti pokalbius, kuriuos psichologas gali atlikti su tiriamaisiais, jo pastabas, kai stebi tiriamojo elgesį, arba kitų tyrėjų parašytus atvejų tyrimus. Psichologai, atliekantys tyrimus su kokybiniais duomenimis, analizuos informaciją iš visų šių šaltinių, kad surastų ryšius ir modelius, tada parašys dokumentus, kuriuose išdėstys savo išvadas ir pateiks argumentus savo išvadoms pagrįsti.
Kiti psichologai dirba su kiekybiniais duomenimis. Skaičių naudojimas leidžia jiems paleisti duomenis per lygtis ir statistinius modelius, kurie gali kiekybiškai įvertinti bet kokių modelių ar ryšių, kuriuos gali rasti tyrėjai, egzistavimą ir stiprumą. Tyrėjai, dirbantys kiekybinių metodų psichologijoje, pirmenybę teikia skaitmeninių duomenų rinkimui ir analizei, kad jų išvados būtų matematiškai įrodytos, o ne pasikliauja argumentais, kuriuos kokybiniai tyrinėtojai naudoja savo pagrįsti. Kai kurie iš šių psichologų mano, kad darbas su kiekybiniais metodais daro psichologijos sritį empiriškai griežtesnę ir pagerina jos akademinių tyrimų kokybę.
Kiekybiniai metodai psichologija gali rinkti duomenis analizei tirdama dalykus, kurie iš prigimties yra skaitiniai, arba naudodama kodavimo sistemą, kad būtų galima kiekybiškai įvertinti dalykus, kurie yra kokybiškesni. Informacija, kuri iš esmės yra kiekybinė, gali apimti tokius elementus kaip laikas, per kurį tiriamieji reaguoja į stimulą, arba tiriamųjų, kurie pasirenka konkretų atsakymą į apklausos klausimą, skaičius. Psichologai taip pat gali užkoduoti stebimų dalykų elgesio tipus. Tai reiškia, kad tyrėjas nustato plačius jį dominančio elgesio apibrėžimus ir kiekvienam iš jų priskiria skaičių. Įrašę skaičių, kai psichologai stebi atitinkamą jo elgesį, šie tyrinėtojai gali sukurti kiekybinius duomenis iš kokybinių stebėjimų.
Viena iš labiausiai paplitusių kiekybinių metodų psichologijos analizės metodų yra regresinė analizė. Tyrėjas savo duomenis suskirsto į nepriklausomas duomenų eilutes ir priklausomas duomenų eilutes. Kai šie duomenys vykdomi taikant tiesinės regresijos modelį, psichologas gauna skaičių rinkinį, nusakantį, kokiu mastu nepriklausomos duomenų eilutės veikia priklausomas duomenų eilutes. Jei tyrėjas tyrinėtų dienos temperatūros poveikį elgesiui, tada temperatūra būtų nepriklausomas kintamasis, o elgesio kodas būtų priklausomas kintamasis. Psichologai, naudojantys šią kiekybinę metodiką, naudotų regresinės analizės rezultatus, kad nustatytų nepriklausomo kintamojo poveikio priklausomam kintamajam stiprumą ir pagrįstumą.
Regresinė analizė yra populiari kiekybinių metodų psichologijoje dėl galimybės nustatyti priežastinį ryšį. Koreliacijos gali pasakyti tik tai, ar yra ryšys tarp dviejų duomenų eilučių, o ne tai, kuri duomenų serija sukelia pokyčius kitoje. Pavyzdžiui, stipri koreliacija tarp temperatūros ir elgesio negali matematiškai įrodyti, kad temperatūra yra tai, kas sukelia elgesį. Regresinė analizė gali matematiškai įrodyti, kad nepriklausomas kintamasis turi įtakos priklausomam kintamajam, o tai leidžia tyrėjams naudoti jo rezultatus kaip įrodymą.