“Есть ложь, есть большая ложь и есть статистика”, - это известная цитата Марк Твена. Использование статистических методов для научных, промышленных, или социальных исследований, применяется для изучения каких-либо процессов или состава населения. Это может быть количество населения в стране, или изучение пород в скале, или количество произведенных товаров в течение определенного периода. Эти данные могут изучаться на протяжении определенного промежутка времени; подобные о "населении" называются временными рядами.

По практическим соображениям данные собираются не со всей популяции населения, а в основном, исследователи выбирают подмножество, которое называется - выборка. Данные о выборке собираются с помощью наблюдений или в экспериментальных условиях. В дальнейшем полученные данные подвергаются статистическому анализу, цель которого выполнить две взаимосвязанные задачи: описание и выводы.

Детальные описательные статистики применяются, чтобы обобщить данные, они могут быть представлены либо численно, либо графически, для описания выборки. Основным видом описательной статистики являются среднее и стандартное отклонение. Для графического представления данных используют различные виды диаграмм и графиков.

Полученная статистика используется для создания типовых моделей с погрешностью на случайность, и представляют выводы о крупных популяциях. Эти выводы представляются в виде ответов: да / нет (гипотезы), оценки числовых характеристик (оценка), описания ассоциации (корреляция), или моделирование взаимосвязей (регрессии). Другие методы моделирования включают ANOVA (дисперсионный анализ), временные ряды.

Остановимся на корреляции. При проведении статистического анализа часто получается, что две переменные (например две характеристики населения вес и рост), как правило, изменяются при изменении другой, как если бы они были взаимосвязаны. Например, при исследовании годового дохода населения и возраста смерти среди населения, часто обнаруживается, что бедные люди, как правило, живут меньше, чем длится жизнь богатых людей. Эти две переменные, как утверждается, коррелируют (в данном случае - положительная корреляция). Однако, нельзя только основываясь на этом делать вывод о существовании причинно-следственной связи между нашими двумя переменными. Необходимо опасаться преждевременных выводов насчет корреляции, т.к. это явление может быть вызвано третьей переменной, на которую не обратили внимание, которую называют скрытой переменной или смешанной переменной.

Если выборка является репрезентативной для населения, то предположения и выводы, сделанные на основе этой выборки могут быть разнесены на все население в целом. Основная проблема заключается в определении того, насколько выбранный образец представителен. Статистика предоставляет методы для оценки этого. Также в статистике используется рандомизация, чтобы в выборку попали данные случайным образом.

Математическая статистика (величается теорией статистики), является отраслью прикладной математики, которая использует теорию вероятностей и анализ, чтобы изучить теоретические основы статистики.

Использование каждого статистического метода является правильным только тогда, когда рассматриваемая выборка удовлетворяет основным математическим предположениям о статистическом методе. Некорректное использование статистических методов может произвести маленькие, но серьезные ошибки в описании и интерпретации - маленькие в том смысле, что даже опытные специалисты иногда делают подобные ошибки, серьезные в том смысле, что они могут влиять, например, на социальную политику, медицинскую практику и надежность строений (например мосты). Набор базовых статистических навыков (и скептицизма), необходимые людям в наше время постоянной поступающей информации в нашей жизни называют статистической грамотности.