Observationele evaluaties onderzoeken de natuurlijke variatie tussen deelnemers aan een studie om de invloed van interventies op de uitkomsten te bepalen alsmede de invloed van beïnvloedende factoren. De onderzoeker heeft in deze evaluaties weinig of geen controle over de omstandigheden, vooral niet over de verdeling van deelnemers over onderzoeksgroepen. Er is geen absolute grens tussen experimenteel en observationeel onderzoek; eerder is sprake van een continuüm dat loopt van het ‘zuivere’ gerandomiseerde experiment tot een kwalitatieve gevalsstudie. Als verbeterprogramma’s gericht zijn op grotere gemeenschappen is het soms mogelijk om verschillende gemeenschappen te vergelijken ten aanzien van relevante uitkomsten. De interventie is in zo’n geval meestal complex en het aantal clusters is gewoonlijk klein, terwijl binnen elk cluster meestal veel variatie bestaat. Een cohortstudie is een observationele studie in een studiepopulatie waarin gedurende een bepaalde tijdsperiode metingen zijn gedaan. Men kan teruggaan in de tijd (retrospectieve cohortstudie) of een populatie een bepaalde periode volgen (prospectieve cohortstudie). Idealiter wordt een referentiegroep gezocht die goed vergelijkbaar is met het onderzochte cohort, zodat de invloed van verstorende factoren (bijvoorbeeld natuurlijk beloop) kan worden onderscheiden van de invloed van de implementatiestrategieën. Cohortstudies zonder referentiegroep zijn observationele studies met één studiepopulatie en herhaalde metingen in de onderzochte populatie. In kwaliteitsprojecten wordt ook wel gesproken van monitoring. Als alleen een meting voor en een meting na toepassing van een interventie zijn gedaan, kan ook worden gesproken van een (ongecontroleerde) voor-navergelijking. Gegevens worden geanalyseerd met behulp van technieken voor tijdreeksanalyse. Dwarsdoorsnedestudies zijn observationele studies met een meting in een studiepopulatie op één moment in de tijd. De meting kan voorafgaand, tijdens of na toepassing van een interventie zijn gedaan. Toetsingsstudies (audits) vallen meestal in deze categorie. Gevalstudies beogen gedetailleerd inzicht te bieden in bepaalde projecten voor wat betreft de interventies en activiteiten, de opvattingen van professionals, patiënten en anderen, veranderingen in de zorgverlening en contextuele factoren die hierop van invloed zouden kunnen zijn. Gevalstudies worden gekenmerkt door een groot aantal variabelen in verhouding tot het aantal ‘gevallen’. Een evaluatie kan ook tot doel hebben een lopend verbeteringsproject te ondersteunen door middel van feedback en advies aan het projectteam. Ontwikkelingsonderzoek of
‘actieonderzoek’ is onderzoek dat de onderzochten actief betrekt bij het onderzoek en niet alleen verandering evalueert, maar ook expliciet tot doel heeft verandering te bevorderen. Data-analyse in observationele studies is vaak complex. In sommige evaluaties moeten gegevens uit verschillende bronnen met elkaar worden gecombineerd. In veel kwantitatieve studies wordt een vorm van regressieanalyse toegepast, waarbij de indicator voor goede zorgverlening of gewenste patiëntuitkomst fungeert als afhankelijke variabele.