파마-프렌치 3요인 모델에 앞서 CAPM을 다시 한 번 되짚어보자. CAPM에 따르면, 주식시장의 평균수익률을 능가하는 유일한 방법은 더 큰 위험을 감수하는 것이다. 1980년대에 CAPM은 폭넓게 받아들여져 많은 금융회사에서 CAPM을 컴퓨터 모델로 구현해 주식가격을 추정했다.

CAPM 모델에서 자산수익률에 영향을 주는 유일한 요인은 시장수익률이다(즉, 단일 요인 모델이다). 그런데 경험적으로 금융자산의 수익률을 결정하는 데는 CAPM이 제시한 시장수익률이라는 요소 외에 다양한 요인들이 작용한다. 따라서 새롭게 등장한 파마-프렌치 3요인 모델은 CAPM 이론에만 머물러 있던 학계가 다양한 요인 모델을 본격적으로 연구할 수 있게 물고랑을 터줬다.

CAPM을 확장해 자산의 수익률에 영향을 주는 n개의 요인이 있다고 가정하면, 수익률 모델은 다음과 같은 형태로 생각해볼 수 있다(여기서 f_n은 n번째 요인이다).

CAPM의 시장 베타로는 설명되지 않는 유의미한 알파(α)가 존재하는데, 이는 투자자의 주식 선택 능력으로 평가받았다. 그러나 이러한 알파도 투자자의 주식 선택 능력이 아닌 체계적 위험으로부터 비롯된 결과라는 가정하에 1993년 유진 파마와 케네스 프렌치는 주식수익률을 설명하고자 위와 같은 다변량 모델을 제안했다.