Trước hết cần xác định phạm vi biến thiên trong của các yếu tố trong vùng lân cận nhờ thông tin từ tài liệu và thực nghiệm. Sau đó sẽ chọn được mức cơ bản của từng yếu tố (tức là toạ độ điểm M) và phạm vi thay đổi của nó. Điểm M được coi là mức cơ sở (mức trung bình). Sau khi có mức cơ sở tiếp tục chọn các mức đối xứng (với điểm M) để tiến hành thực nghiệm.
Hình dưới đây biểu diễn khoảng biến thiên hai yếu tố x1 và x2 xác định bằng hình chữ nhật ABCD của khoảng xác định các yếu tố. Không gian các yếu tố ảnh hưởng trùng với mặt phẳng x1Ox2.
Ứng với từng điểm của khoảng xác định các yếu tố thì có một điểm trong bề mặt tối ưu. Với trục toạ độ dưới đây mặt tối ưu nằm trong phạm vi ABCD.
Sau khi chọn mức cơ sở của từng yếu tố, ta chọn mức biến thiên của chúng. Số lượng mức phụ thuộc vào số thí nghiệm và phải chọn thế nào để tìm được hệ số phương trình hồi quy và xác định được sự tương thích của mô hình đó. Trong mô hình tuyến tính, số mức biến thiên thường lấy là 2. Hai mức đó chọn đối xứng nhau qua mức cơ sở, thường được gọi là mức trên, mức dưới.
Khoảng cách từ mức cơ sở đến mức trên hoặc mức dưới gọi là khoảng biến thiên của các yếu tố. Khoảng biến thiên phải đảm bảo giới hạn cần thiết không nhỏ hơn độ sai lệch cho phép. Khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình có độ chính xác cao cần chọn khoảng biến thiên hẹp. Khoảng biến thiên hẹp của các yếu tố không được lớn hơn 10% khoảng xác định của yếu tố đó. Với khoảng biến thiên trung bình thì độ lớn của nó trong khoảng 30%.
Ma trận X* là ma trận chuyển vị của ma trận X
X = (Xij) với i = 1N và j = 1k
Ma trận (X*X)-1 gọi là ma trận tương quan (nêu lên tương quan biến và hàm hồi quy).