En tvärsnittstudie innebär en mätning av exponering och utfall vid samma tidpunkt. Till exempel kan man vid samma tillfälle mäta matvanor och vikt hos deltagarna i studien och jämföra resultaten. Tvärsnittstudiens stora nackdel är att det inte går att säga något om riktningen på sambandet, det vill säga vad som är orsak och verkan. En tvärsnittsstudie kan till exempel visa att överviktiga oftare väljer magra produkter jämfört med normalviktiga. En orsak skulle kunna vara att lättprodukter orsakar övervikt, men det kan också vara så att de överviktiga börjat äta lättprodukter eftersom de vill gå ner i vikt.
Tvärsnittsstudierna baseras inte på jämförelser av incidens (insjuknande) utan av prevalens (sjukdomsförekomst) och kallas därför också prevalensstudier. En tvärsnittsstudie värderas generellt lågt, även om den är välgjord, på grund av dess inbyggda begränsningar.