Bei einer Kohortenstudie werden Personen ausgewählt, die einem Risikofaktor in unterschiedlichem Ausmaß ausgesetzt sind, und über einen längeren Beobachtungszeitraum untersucht. Die Fragestellung einer Kohortenstudie ist beispielsweise, ob bei höher exponierten Personen bestimmte Erkrankungen häufiger auftreten als bei geringer oder nicht exponierten Personen.

Ein Beispiel für eine Kohortenstudie ist die vom BfS durchgeführte deutsche Uranbergarbeiter-Kohortenstudie mit fast 60.000 ehemaligen Bergarbeitern der Wismut. In dieser Studie wird das Risiko für diverse Erkrankungen – hauptsächlich Krebs – in Abhängigkeit von einer früheren Strahlenexposition im Uranbergbau untersucht.

In einer Fall-Kontroll-Studie werden zunächst Personen mit einer bestimmten Krankheit (sogenannte Fälle) und Personen, die nicht daran erkrankt sind (sogenannte Kontrollen), in einer definierten Bevölkerungsgruppe bestimmt. Es wird untersucht, ob erkrankte Personen häufiger beziehungsweise höher exponiert waren als vergleichbare nicht erkrankte Personen. Fall-Kontroll-Studien gehen demnach von der Erkrankung aus und fragen nach der vorausgehenden Exposition. Weil nur die erkrankten Personen und die vergleichbaren nicht erkrankten Personen untersucht werden, können Fall-Kontroll-Studien mit bedeutend kleineren Personenzahlen durchgeführt werden als Kohortenstudien.

Fall-Kontroll-Studien können auch in Kohortenstudien eingebettet sein, um für spezielle Untergruppen einer Kohorte eine umfangreichere Datensammlung durchzuführen und bestimmte Aspekte genauer zu untersuchen.

Ein Beispiel ist die vom BfS in Auftrag gegebene Studie zu Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken (KiKK-Studie). In dieser Studie wurden Kinder, die in Deutschland in der Umgebung eines deutschen Kernkraftwerks wohnen und an Krebs erkrankt sind, mit nicht erkrankten Kindern gleichen Alters und Geschlechts verglichen, die in der gleichen Region wohnen. Es wurde untersucht, ob erkrankte Kinder (Fälle) näher an einem Kernkraftwerk wohnen als zugeordnete Kontrollkinder.

In einer Querschnittsstudie werden zeitgleich Daten zur Bestrahlung (z. B. gemessene Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern von Mobilfunkbasisstationen) und zu einer bestimmten Erkrankung (z. B. Schlafstörungen oder Kopfschmerzen) erhoben und in Beziehung zueinander gesetzt.

Diese Studien sind nur bei relativ häufigen Erkrankungen sinnvoll und im Allgemeinen nur zur Bildung von Hypothesen geeignet.

Unter "ökologischen" Studien versteht man Studien, die nicht einzelne Individuen untersuchen, sondern räumlich oder zeitlich zusammengefasste Daten verwenden (z. B. Erkrankungshäufigkeit und Strahlenexposition in einem bestimmten Gebiet) und damit den Zusammenhang zwischen Strahlenexposition und Erkrankung untersuchen. Ökologische Studien sind fehleranfällig, weil angenommen wird, dass sich die untersuchten Gruppen nur hinsichtlich des untersuchten Risikofaktors (z. B. Strahlung) unterscheiden, nicht aber hinsichtlich anderer Risikofaktoren (z. B. Rauchen). So können diese Studien zwar Hinweise auf mögliche Ursachen geben, sind aber grundsätzlich für Risikoabschätzungen ungeeignet.

Ein Beispiel ist der deutschlandweite Vergleich von Lungenkrebssterberate und Radonkonzentration in Wohnungen: Der bedeutendste Risikofaktor für Lungenkrebs ist das Rauchen. Werden die regional durchaus unterschiedlichen Bevölkerungsanteile von Raucher*innen in einer solchen Untersuchung nicht berücksichtigt, können verfälschte Ergebnisse in Bezug auf das Lungenkrebsrisiko durch Radon entstehen.