Cần có cái nhìn sâu sắc hơn về dịch tễ học để phân biệt mối quan hệ nhân quả với tương quan thống kê. Các sự kiện có thể xảy ra cùng lúc đơn giản là do ngẫu nhiên, thiên kiến hoặc bị nhiễu, thay vì sự kiện này gây ra bởi sự kiện khác. Điều quan trọng, cũng để biết sự kiện nào là nguyên nhân. Việc cẩn thận lấy mẫu và đo lường quan trọng hơn phân tích thống kê tinh vi để xác định quan hệ nhân quả. Bằng chứng thực nghiệm (cung cấp hoặc loại bỏ nguyên nhân được giả định) giúp đưa ra chứng cớ thuyết phục nhất về nguyên nhân.

Liên hệ đến điều này, đôi khi một vài triệu chứng luôn đi cùng nhau, hoặc nhiều hơn những gì có thể mong đợi, dù biết rằng triệu chứng này không thể sinh ra triệu chứng kia. Những trường hợp như vậy được gọi là hội chứng, và thường giả định rằng phải tồn tại một tình trạng để giải thích cho tất cả các triệu chứng.

Trường hợp khác, không một nguyên nhân đơn lẻ nào đủ để gây ra bệnh, mà là một chuỗi quan hệ nhân quả từ tác nhân đầu tiên cho đến khi phát triển thành ca bệnh lâm sàng. Một tác nhân gây bệnh có thể cần một yếu tố/thành phần độc lập và được kích hoạt mới làm xuất hiện bệnh. Một ví dụ để minh chứng cho những điều trên, dù được công nhận muộn, bệnh viêm loét dạ dày có thể do căng thẳng, nhưng để xuất hiện bệnh đòi hỏi sự hiện diện bài tiết axit trong dạ dày và với nguyên nhân chính là do nhiễm Helicobacter pylori. Nhiều bệnh mãn tính không rõ nguyên nhân cũng có thể được giải thích như trên. Các yếu tố nguy cơ có thể có hoặc không liên quan đến nguyên nhân và điều quan trọng cần phải tìm ra nguyên nhân thật sự của bệnh.