הפלשתים מתמודדים עם ספק כבד האם המכות הקשות שניחתו עליהם באו בהשגחה מאת ה' בעקבות שביית ארון הברית, או שמא מדובר באסון מקרי. כדי להכריע בשאלה זו, מציעים חכמיהם ניסוי מתוחכם שנועד לבחון את המציאות בניגוד מוחלט לחוקי הטבע.
ההוראה הראשונה היא לבנות עֲגָלָה חֲדָשָׁה מעצים, ולקחת פרות אֲשֶׁר לֹא עָלָה עֲלֵיהֶם עֹל, כלומר פרות שמעולם לא הונח על צווארן כלי רתמה לחרישה ולמשיכת משאות. רוב הפרשנים מסכימים כי דרישה זו נובעת קודם כל מתוך כבוד וקדושה לארון ה', שכן אין זה ראוי להשתמש בתשמיש חול שנעשתה בו מלאכה עבור דבר קדוש. עם זאת, לצד עניין הכבוד, תנאים אלו נועדו גם להקשות על הניסוי: עגלה חדשה קשה יותר להנהגה, ופרות שלא הורגלו בעול אינן בנות תרבות ואינן מאולפות לגרור משא [מלבי"ם, רלב"ג].
המרכיב המרכזי בניסוי טמון בבחירת סוג הפרות. הפלשתים מצווים לקחת שתי פרות עָלוֹת, מילה המבטאת פרות צעירות ומיניקות שזה עתה המליטו. לאחר שקושרים את הפרות לעגלה, ההוראה היא להפריד מהן את העגלים היונקים – וַהֲשֵׁיבֹתֶם בְּנֵיהֶם מֵאַחֲרֵיהֶם הַבָּיְתָה, כלומר לכלוא את העגלים בחזרה בבית ולמנוע מהם ללכת אחר אימותיהם [מצודת ציון].
הפרשנים מסבירים כי מטרת המהלך היא ליצור מצב שבו דרך הטבע תמנע מהפרות להתקדם. באופן טבעי, פרה מיניקה תגעה אחר עגליה, תסרב להתרחק מהם, ובוודאי שלא תרצה לנטוש אותם כדי ללכת לארץ זרה, קל וחומר כאשר מעולם לא אולפה למשוך עגלה. המבחן שהציבו הפלשתים היה ברור: אם הפרות יתגברו על טבען האימהי ועל חוסר ניסיונן, וימשכו את הארון מעצמן היישר לכיוון ישראל, תהיה זו הוכחה ניצחת מדרך הנס כי ה' הוא שעומד מאחורי המכות. מנגד, אם הפרות יעמדו במקומן או ישובו לבניהן, יתברר כי הרעה באה על הפלשתים במקרה, והם יימנעו מהשבת הארון [רש"י, רלב"ג].