آمار استنباطی، شاخه‌ای بنیادین از علم آمار است که در قلب فرآیند تصمیم‌گیری و نتیجه‌گیری علمی قرار دارد. این حوزه با بهره‌گیری از مجموعه‌ای غنی از روش‌ها و تکنیک‌های آماری، امکان تعمیم یافته‌ها از یک نمونه کوچک به کل جامعه‌ای که آن نمونه از آن استخراج شده است را فراهم می‌آورد. به عبارت دیگر، آمار استنباطی به ما این قدرت را می‌دهد که با تحلیل دقیق داده‌های جمع‌آوری شده از بخش کوچکی از یک جمعیت، به درک عمیق‌تر و استنتاج‌های معتبر دربارۀ ویژگی‌ها و الگوهای حاکم بر کل آن جمعیت دست یابیم. این فرآیند، که اغلب با عدم قطعیت همراه است، با استفاده از ابزارهایی چون آزمون فرض، برآورد فاصله‌ای و تحلیل رگرسیون، به ما کمک می‌کند تا با درجه‌ای از اطمینان، در مورد مسائل مختلف قضاوت کنیم و پیش‌بینی‌های آگاهانه انجام دهیم.
کاربرد آن در طیف وسیعی از حوزه‌ها، از علوم زیستی و پزشکی گرفته تا علوم اجتماعی، مهندسی و بازاریابی، گسترده و حیاتی است. در تحقیقات پزشکی، برای مثال، برای ارزیابی اثربخشی یک داروی جدید، ابتدا بر روی گروه کوچکی از بیماران آزمایش می‌شود و سپس نتایج حاصل از این گروه نمونه، با استفاده از آمار استنباطی، به کل جمعیت بیماران تعمیم داده می‌شود تا بتوان در مورد کارایی و ایمنی دارو در مقیاس بزرگ‌تر اظهار نظر کرد. به طور مشابه، در علوم اجتماعی، از این روش‌ها برای تحلیل نگرش‌ها، رفتارها و روندهای اجتماعی بر اساس نظرسنجی‌ها و مطالعات میدانی استفاده می‌شود. این توانایی در تعمیم یافته‌ها، آمار استنباطی را به ابزاری قدرتمند برای کشف دانش جدید و حل مسائل پیچیده تبدیل کرده است.