統計學是應用數學的一個分支，主要通過利用概率論建立數學模型，收集所觀察系統的資料，進行量化的分析、總結，並進而進行推斷和預測，為相關決策提供依據和參考。它被廣泛的應用在各門學科之上，從物理和社會科學到人文科學，甚至被用來工商業及政府的情報決策之上。
統計學主要又分為描述統計學和推斷統計學。給定一組資料，統計學可以摘要並且描述這份資料，這個用法稱作為描述統計學。另外，觀察者以資料的形態建立出一個用以解釋其隨機性和不確定性的數學模型，以之來推論研究中的步驟及母體，這種用法被稱做推論統計學。這兩種用法都可以被稱作為應用統計學。另外也有一個叫做數理統計學的學科專門用來討論這門科目背後的理論基礎。
