В 20-е гг. XX в. английский статистик Рональд Фишер впервые предложил проводить эксперимент, варьируя одновременно всеми параметрами сразу, в отличие классического однофакторного эксперимента, в котором все параметры, определяющие состояние объекта, за исключением одного, фиксируются на определенном уровне, и в опытах изменяется только варьируемый параметр. Это событие принято считать началом использования математического планирования эксперимента
Математическое планирование эксперимента имеет своей целью повышение эффективности экспериментальных исследований, которая, по данным Дж. Бернала, составляет всего около 2 %.
В 50-х гг. американские ученые Бокс и Уилсон развивают новое направление планирования эксперимента - ортогональное планирование оптимального эксперимента. Сущность предложенного ими метода заключается в следующем. На первом этапе для некоторой локальной области существования изучаемого объекта методом планирования эксперимента определяются закономерности его поведения и в результате их анализа определяется направление к оптимуму, в котором следует изменять параметры. Далее проводят очередной эксперимент в новой области существования объекта и т.д. до тех пор, пока не будут достигнуты оптимальные условия.