プラセボや対照薬（類似薬）と比べて薬効を調べる比較試験
治験薬の薬効を確かめるには、何かと比べる必要があります。そうでないと薬の効果で変化が現れたのか、疾患の自然経過かの鑑別が困難だからです。そこで、すでに販売されている薬と治験薬で効果の違いを比較したり、プラセボ（偽薬）と治験薬で効果や副作用の違いを比べたりするのが比較試験です。
比較の方法として、それぞれの被験者を異なった群に割り付ける並行群間比較試験と同一被験者で比較を行なうクロスオーバー試験の2つがあります。
並行群間比較試験では、治験薬やその用量が固定されている各群に被験者を割り付けて行なわれます。通常、この割り付けは無作為割り付けが行われており、信頼性の高い試験となっています。しかし、薬効の絶対的な大きさを測定するためには、プラセボあるいは比較対照薬が必要となります。
並行群間比較試験では、被験者は複数の治験薬群のいずれかに割り付けられ、各群間における差をみることで、被験薬の有効性と安全性が検証されます。
一方、クロスオーバー試験は、同一患者に時期を変えて異なる薬物を投与する試験です。この試験が適応となるのは、医薬品の効果が速やかに現れ、かつ治療中止後に患者が基準の状態にすぐ戻ること、患者がよく安定していることなどの条件が満たされるときです。
クロスオーバー試験では個人差を除去できる効果はあるものの、持ち越し効果がないことの検証、投与時期と薬剤の交互作用の評価などの問題があります。