In Zeiten, in denen die Komplexität gesellschaftlicher, politischer, wirtschaftlicher und technologischer Probleme zunehmend steigt, ist der Erwerb einer naturwissenschaftlichen Grundbildung für die persönliche Meinungsbildung von zentraler Bedeutung. Hierzu gehört das Erlernen von naturwissenschaftlichen Erkenntnismethoden wie dem Experimentieren. Erkenntnisse zu experimentierspezifischen Kompetenzen zeigen, dass Lernende über unterschiedliche Vorstellungen bezüglich des Experimentierens verfügen. Diese zeigen sich in unterschiedlichen Vorgehensweisen, die mehr oder weniger stark von der Vorgehensweise in realer wissenschaftlicher Forschung abweichen. Ziel der vorliegenden Studie ist eine differenzierte Erfassung und Analyse individueller Prozessstrukturen sowie prozessbezogener Niveaustufen von Experimentierprozessen Lehramtsstudierender der Biologie. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten Experimentierprozesse nicht, wie in idealisierten Modellen angenommen, einem linearen Prozessverlauf verlaufen, sondern wiederholte Wechsel zwischen den Experimentierphasen aufweisen. Insbesondere die Durchführung nimmt hier eine zentrale Stellung ein. Die Vernetzung der Experimentierphasen ist unterschiedlich ausgeprägt und steht in einem positiven Zusammenhang mit der Qualität eines Experimentierprozesses. Die prozessbezogenen Niveaustufen weisen Ausprägungen über alle Niveaus hinweg auf. Aus den Ergebnissen werden Hinweise zur Gestaltung von Unterricht und universitärer Lehre sowie Implikationen für die fachdidaktische Forschung abgeleitet.