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病例對照研究是流行病學的其中一種觀察性研究試驗設計。它是一種較廉宜及慣常使用的流行病學研究，只需少數的研究人員（甚至只是一個）及單一的設備，且不涉及有結構的試驗。它的方法是指向一系列的重要發現及先例，其可信性卻有受質疑的地方，但因它過往的成功，現時廣泛被醫學界所接受。

病例對照研究的最大成功是由理查德·多爾爵士及其他科學家所發現吸煙與肺癌之間的關係。多爾在大量的病例中成功證明了兩者在統計上重要的關聯。但懷疑者（包括煙草業人士）爭辯病例對照研究根本不能證實成因，但在最近的雙盲的預測研究中已確定病例對照研究的結果，而現時已接受吸煙與肺癌的發生有顯著相關性。