공변량 분석의 기틀은 영국의 통계학자 로널드 피셔(Ronald Fisher)가 1920년대 농업 실험에서 실험 오차를 줄이고 처치 효과를 정확히 추정하기 위해 공분산분석(ANCOVA) 개념을 발전시키면서 마련되었다. 이후 심리학을 비롯한 사회과학 분야에서는 1970년대에 이르러 인간 행동 연구의 정교함을 높이기 위해 이 방법론을 적극적으로 수용하기 시작했다. 대표적인 연구 배경으로, 교육 심리학자들은 학생들의 수업 방식(독립변수)이 성적(종속변수)에 미치는 영향을 검증하고자 했다. 이 과정에서 학생들의 기존 지능이나 가정환경이라는 강력한 잠재적 변인이 성적에 개입하여 연구 결과를 왜곡할 위험이 늘 존재했다. 연구자들은 지능 지수를 공변량으로 투입하여 그 영향을 통제한 뒤, 순수하게 새로운 교수법의 효과만을 도출해내는 데 성공했다. 이 역사적 전환점 덕분에 현대 심리학은 통제된 실험실 환경뿐만 아니라 통제하기 힘든 일상 상황에서도 신뢰성 높은 인과관계를 밝혀낼 수 있게 되었다.