연구자의 인위적인 개입이 없이도 실험설계에서와 유사한 상황이 발생하는 자연실험(또는 준실험)은 사회과학 연구에서 인과관계 추론을 위한 좋은 기회를 제공한다. 그러나 자연실험은 연구자가 직접 개입하는 것이 아니고, 단지 관찰에 의한 `실험` 상황이 발생했으리라고 판단하는 것이므로 실제로는 실험집단과 통제집단의 무작위배정이 이루어지지 않았거나 원인변수를 제외한 외생변수의 영향이 두 집단에서 동일하지 않더라도 이를 발견하지 못할 수도 있다. 이 연구는 자연실험 상황을 이용하여 인과관계의 추론을 행할 때의 한계와 유용성에 대하여 미국의 최저임금 인상의 고용 효과에 대한 분석 사례를 통하여 논의한다. 먼저, 자연실험이 그릇된 판단을 가져올 수 있는 예로서 캘리포니아주에서 1988년에 독자적으로 최저임금을 인상한 사건을 이용하여 통제집단 사전사후 비교로 최저임금 인상의 고용효과를 추정한 카드의 연구의 타당성을 분석한다. 이를 통하여 최저임금 인상은 고용에 영향을 미치지 않는다는 그의 결론은 최저임금 인상 이전과 이후 사이의 경기상황이 실험·통제집단 사이에 달랐음을 간과하였기 때문에 타당성이 결여되었음을 보인다. 다음에는 자연실험의 유용성의 예로서 카드와 마찬가지로 캘리포니아의 최저임금 인상 사례를 이용하지만 고용에 영향을 미치는 제3의 변수의 영향을 배제할 수 있는 희귀모형식을 구성하고 그에 의한 추정에서는 최저임금의 인상이 뚜렷한 고용 감소효과를 가져옴을 보인다.