Теоретичната рамка за учене в онлайн лабораторна среда може да бъде взета от теорията за учене в действие и изследване в действие (експериментално учене)[2]. Все пак, тези теории са били създадени за обучение в и със „социални” среди. В случая на онлайн лабораториите, ние трябва да се занимаваме със строги природни факти. Въпреки това, експерименталният учебен цикъл (действие – разсъждение – действие) е също важен за онлайн лабораторното учене. Целта на резултата е не да се променя режима или организацията, а да се повиши и задълбочи разбирането на природата и преподаваните артефакти.

Други подходи като самообучението и съвместното учене [1], [3] са също силно свързани с дистанционните учебни среди. Но тези подходи не отразяват достатъчно експерименталната „страна” на обучението в онлайн лабораторна среда. Създателят на онлайн лаборатории тук има нужда от учебна теория, за да разработи систематичен подход за учене в онлайн лабораторни среди.

Учебните възможности в онлайн ситуация са ефикасни, защото ученикът може да повтори своите симулации или експерименти и да използва различни стойности на параметрите по няколко пъти. Въпреки, че той/тя може да работи в лабораторията по 24 часа дневно и 7 дена в седмицата, той/тя има нужда от план за тестване на експеримента при различни условия, защото определеното време за този експеримент е ограничено. Единствените необходими условия за такава лабораторна дейност са Уеб браузър и добра Интернет връзка.