La méthode de l'étude de cas, souvent utilisée par les cliniciens, nécessite une observation méticuleuse et détaillée d’un individu (un enfant autiste dans ce cas) pendant une certaine période de temps, ainsi qu’un entretien approfondi avec la personne concernée ou d’autres membres de sa famille. Le clinicien utilise son expertise pour interpréter le comportement observé et d’autres manifestations aussi attentivement et objectivement que possible, afin de formuler un compte-rendu détaillé.  Mais le choix des comportements à observer, de même que les propres hypothèses et attentes du clinicien, peuvent toutefois constituer des sources de biais.

Lors d’une telle investigation, les observations d’un groupe de personnes autistes sont comparées aux observations d’un groupe comparable, mais « neurotypique », un terme qui veut dire des personnes sans autisme.  Ce groupe, aussi appelée groupe contrôle (ou groupe témoin), est apparié aussi parfaitement que possible au groupe autiste en termes de facteurs tels que l’âge, le niveau intellectuel et les capacités langagières. Ainsi, les différences qui émergent entre les deux groupes peuvent être attribuées à l’autisme, et non à des différences liées à la composition du groupe, telles que l’âge. Apparier par âge peut sembler aisé mais cela n’est généralement pas suffisant pour permettre une comparaison précise car les individus autistes peuvent avoir des difficultés de langage ou présenter des compétences intellectuelles inférieures aux personnes neurotypiques du même âge. Les tests spécialisés de capacité linguistique et/ou intellectuelle (QI), qui font partie d’une méthode systématique connue sous le nom de psychométrie, sont utilisés pour mesurer le fonctionnement des personnes de chaque groupe. La psychométrie signifie la mesure objective des capacités et des traits psychologiques, et inclut des tests de compétences et de connaissances, de capacités, d’attitudes, de traits de personnalité, etc.