O psicólogo B.F. Skinner introduziu estudos de sujeito único no campo da pesquisa comportamental com sua teoria do condicionamento operante. O condicionamento operante fornecia estímulos a indivíduos para observar uma reação de livre arbítrio deles. A pesquisa comportamental pioneirou a experimentação com pessoas únicas, medindo não apenas a modificação do comportamento, mas a intensidade ou gravidade da mudança.
Por design, a diferença mais óbvia entre um estudo de sujeito único e pesquisa multiparticipante é a falta de um grupo de controle externo no estudo de sujeito único. Um grupo de controle representa o status quo e atua como referência à qual o grupo experimental pode ser comparado. Como o nome implica, o grupo experimental pode ser composto por uma ou mais pessoas que são os objetos de observação e/ou manipulação. Participantes de estudo de sujeito único atuam como seus próprios grupos de controle e experimental.
Segundo o pesquisador e autor John B. Wasson, ao conduzir pesquisa multiparticipante para observar uma variável dependente de hipótese, como uma mudança comportamental, essa mudança geralmente é registrada apenas em um ponto no tempo para cada pessoa. O desenho de pesquisa de sujeito único, no entanto, exige que a mesma variável dependente seja observada repetidamente para confirmar um padrão definitivo de comportamento ou, neste caso, uma mudança de comportamento permanente. Além disso, apenas uma variável ou mudança de comportamento pode ser observada por vez. Se duas mudanças ocorrerem em pesquisa comportamental de sujeito único, isso é considerado uma interação. Pesquisa multiparticipante pode registrar mais de uma variável porque mais participantes aumentam a probabilidade de precisão e atribuição.
Pesquisa investigatória farmacêutica frequentemente tem um único grupo de tratamento sob observação para os efeitos de um medicamento específico. Antes do medicamento ser introduzido, dados de linha de base são capturados para mostrar o estado físico e/ou mental de uma pessoa antes de iniciar o medicamento. Esses dados de linha de base atuam como referência à qual as avaliações pós-medicamento do sujeito podem ser comparadas. É assim que toda pesquisa de sujeito único deve ser desenhada. Pesquisa multipessoas oferece a opção de observar simultaneamente um grupo de pessoas que nunca recebem um medicamento e um grupo que recebe.
A ausência de um grupo de comparação separado no desenho de pesquisa de sujeito único representa uma ameaça à validade dos resultados do estudo. Medidas mais amplas devem ser tomadas para tornar as descobertas da pesquisa mais definitivas. Em vez de apenas tomar medidas de linha de base em um ponto no tempo, a validade interna pode ser reforçada coletando um histórico de caso e fazendo uma análise de regressão estatística que mostre momentos em que um sujeito provavelmente terá uma mudança na variável dependente. Validade externa significa que os resultados de um estudo podem ser generalizados para uma população maior. Mais uma vez, por design, esta é a alegação mais difícil de fazer após um estudo de sujeito único.