Apesar de largamente usados na pesquisa agropecuária, os experimentos fatoriais não podem ser aplicados indiscriminadamente, pois apresentam as seguintes desvantagens:

A análise estatística é mais trabalhosa - Em tais experimentos, a análise estatística é mais trabalhosa do que os experimentos simples, tendo em vista que, além de se fazer a análise da variância preliminar, que é feita de acordo com o delineamento estatístico utilizado, faz-se o desdobramento dos graus de liberdade de tratamentos no esquema fatorial. Ainda, a interpretação dos resultados se torna mais difícil à medida que aumenta o número de fatores e/ou de níveis no experimento.

O número de tratamentos ou combinações cresce rapidamente, dificultando a instalação do experimento – Quando cresce o número de fatores ou níveis, eleva-se muito o número de parcelas, como por exemplo, um ensaio fatorial de 6 imes 4 imes 2 com duas repetições, que dá um total de 96 parcelas, trazendo, com isso, dificuldades na instalação do experimento. Estas dificuldades, como se sabe, dizem respeito a homogeneidade da área experimental, bem como da disponibilidade de material ou elemento humano.