全因子设计是指所有因子的所有水平的所有组合都至少要进行一次试验的设计。
由于包含了所有的组合，全因子试验所需试验的次数会较多，但它的优点是可以估计出所有的主效应和所有的各阶交互效应，因此也称为析因设计。在因子个数不太多，而且确实需要考察较多的交互作用时，常常选用用全因子设计。
当因子水平超过两个时，由于试验次数随着因子个数的增长而呈指数速度增长，因而通常只做二水平全因子试验。如果确实需要做三水平或更多水平全因子试验时，计算机软件中也有与二水平完全相同的试验设计及分析方法。但通常认为，加上了中心点之后的二水平试验设计在工程实践中已经足够了，在相当大程度上它可以代替三水平试验，而且分析简明易行，已被普遍使用。
