De retrospectieve cohortstudie vergelijkt groepen personen die in veel opzichten op elkaar lijken, maar verschillen door een bepaald kenmerk (bijvoorbeeld vrouwelijke verpleegkundigen die roken en degenen die niet roken) wat betreft een bepaald resultaat (zoals longkanker). Gegevens over de relevante gebeurtenissen voor elk individu (de vorm en het tijdstip van blootstelling aan een factor, de latente periode, en het tijdstip waarop de uitkomst zich later voordoet) worden verzameld uit bestaande registers en kunnen onmiddellijk worden geanalyseerd om het relatieve risico van het cohort ten opzichte van de controlegroep te bepalen.
Dit is in wezen dezelfde methodologie als voor een prospectieve cohortstudie, behalve dat de retrospectieve studie post-hoc wordt uitgevoerd, waarbij wordt teruggekeken. De prospectieve studie kijkt vooruit, neemt patiënten op die niet door het resultaat zijn beïnvloed en observeert hen om te zien of het resultaat zich heeft voorgedaan. Beide soorten cohortstudies hebben echter hetzelfde uitgangspunt (het beschouwen van gegevens van vóór het optreden van de uitkomst). Het eerste doel is nog steeds twee groepen vast te stellen – blootgestelde versus niet-blootgestelde – die vervolgens retrospectief worden beoordeeld om de meest waarschijnlijke temporele opeenvolging van gebeurtenissen vast te stellen die leiden tot de huidige ziektetoestand in zowel de blootgestelde als de niet-blootgestelde groep.
Retrospectieve cohortstudies vereisen bijzondere voorzichtigheid omdat fouten als gevolg van confounding en bias vaker voorkomen dan in prospectieve studies.