خطای اندازه‌گیری به هرگونه اختلاف بین مقادیر ثبت‌شده در مشاهدات، که در شرایط یکسان انجام شده‌اند، و مقادیر واقعی آنها اطلاق می‌شود. این خطاها ماهیت ذاتی فرآیندهای اندازه‌گیری را تشکیل می‌دهند و ناشی از عوامل متعددی از جمله محدودیت‌های ابزار دقیق، شرایط محیطی متغیر، و یا خطاهای انسانی در ثبت یا تفسیر داده‌ها هستند. درک و شناخت دقیق منابع این خطاها برای ارزیابی اعتبار و دقت نتایج علمی و مهندسی امری حیاتی است.
این خطاها را می‌توان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد: خطای سیستماتیک و خطای تصادفی. خطای سیستماتیک، که معمولاً قابل پیش‌بینی و قابل اصلاح است، به دلیل نقص در کالیبراسیون ابزار، روش نادرست اندازه‌گیری، یا اثرات محیطی ثابت رخ می‌دهد و باعث انحراف مداوم نتایج در یک جهت خاص می‌شود. در مقابل، خطای تصادفی، که ناشی از عوامل غیرقابل کنترل و متغیر در هر اندازه‌گیری است، باعث پراکندگی نتایج حول مقدار واقعی شده و معمولاً کاهش آن از طریق تکرار اندازه‌گیری‌ها و اعمال روش‌های آماری امکان‌پذیر است.
در نهایت، مدیریت و کاهش خطاهای اندازه‌گیری نقشی کلیدی در تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان داده‌ها ایفا می‌کند. این امر مستلزم انتخاب دقیق ابزارها و روش‌های مناسب، کنترل دقیق شرایط آزمایشی، آموزش مستمر کاربران، و به‌کارگیری روش‌های آماری پیشرفته برای تحلیل و تصحیح خطاها است. با کاهش مؤثر خطاهای اندازه‌گیری، می‌توان به درک عمیق‌تر و دقیق‌تری از پدیده‌های مورد مطالعه دست یافت و تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده را با اطمینان بیشتری انجام داد.