Statistik, videnskaben om indsamling, analyse, præsentation og fortolkning af data. Regeringens behov for folketællingsdata samt oplysninger om en række økonomiske aktiviteter gav en stor del af den tidlige drivkraft til statistikområdet. I dag har behovet for at omdanne de store datamængder, der er til rådighed på mange anvendte områder, til nyttige oplysninger, stimuleret både den teoretiske og praktiske udvikling inden for statistik.
Data er de fakta og tal, der indsamles, analyseres og sammenfattes med henblik på præsentation og fortolkning. Data kan klassificeres som enten kvantitative eller kvalitative. Kvantitative data måler enten hvor meget eller hvor mange af noget, og kvalitative data giver betegnelser eller navne for kategorier af lignende elementer. Lad os f.eks. antage, at man i en bestemt undersøgelse er interesseret i karakteristika som alder, køn, civilstand og årsindkomst for en stikprøve på 100 personer. Disse karakteristika vil blive kaldt undersøgelsens variabler, og dataværdier for hver af variablerne vil blive knyttet til hver enkelt person. Således vil dataværdierne 28, mand, single og 30 000 USD blive registreret for en 28-årig single mand med en årlig indkomst på 30 000 USD. Med 100 personer og 4 variabler vil datasættet have 100 × 4 = 400 elementer. I dette eksempel er alder og årlig indkomst kvantitative variabler; de tilsvarende dataværdier angiver, hvor mange år og hvor mange penge der er tale om for hver enkelt person. Køn og civilstand er kvalitative variabler. Etiketterne mand og kvinde giver de kvalitative data for køn, og etiketterne single, gift, fraskilt og enke angiver civilstand.
Stikprøveundersøgelsesmetoder anvendes til at indsamle data fra observationsundersøgelser, og metoder med eksperimentelt design anvendes til at indsamle data fra eksperimentelle undersøgelser. Området deskriptiv statistik beskæftiger sig primært med metoder til præsentation og fortolkning af data ved hjælp af grafer, tabeller og numeriske oversigter. Når statistikere anvender data fra en stikprøve – dvs. en delmængde af populationen – til at udtale sig om en population, foretager de statistisk inferens. Estimation og hypotesetest er procedurer, der anvendes til at foretage statistiske slutninger. Inden for områder som sundhedspleje, biologi, kemi, fysik, uddannelse, ingeniørvidenskab, forretning og økonomi gøres der i vid udstrækning brug af statistisk slutning.
Sandsynlighedsmetoder blev oprindeligt udviklet til analyse af spil. Sandsynlighed spiller en central rolle i statistisk inferens; den bruges til at give mål for kvaliteten og præcisionen af inferenserne. Mange af metoderne til statistisk inferens er beskrevet i denne artikel. Nogle af disse metoder bruges primært til undersøgelser med en enkelt variabel, mens andre, såsom regressions- og korrelationsanalyse, bruges til at foretage slutninger om sammenhænge mellem to eller flere variabler.