Les études écologiques étudient la corrélation entre les variations d’indicateurs collectifs d’exposition et de santé, lorsque l’on ne peut disposer de données à l’échelon individuel. Elles sont donc différentes des autres types d’étude utilisés en épidémiologie analytique car elles ne tiennent pas compte de l’exposition ou de l’état de santé de chaque individu appartenant aux groupes comparés, mais du niveau moyen d’exposition et de l’état de santé des populations.
Dans les études de type cas-témoins la relation de cause à effet et la séquence temporelle entre facteurs de risque présumé et maladies sont parfois difficiles à établir. En plus, elles sont particulièrement sujettes aux biais : biais de sélection et biais de souvenir essentiellement.