استنباط آماری فرآیندی است که در آن با استفاده از دادههای گردآوری شده از یک نمونه، به نتیجهگیری در مورد ویژگیهای جامعهی بزرگتری که آن نمونه از آن برداشته شده است، میپردازیم. این شاخه از آمار، با تحلیل دادههای مشاهدهشده، سعی در تعمیم یافتهها به کل جمعیت اصلی دارد. روشهای رایج در استنباط آماری شامل آزمون فرض آماری (hypothesis testing) و استنباط برآوردی (estimation) است که به ما کمک میکنند تا با درجهای از اطمینان، در مورد پارامترهای جامعه اظهار نظر کنیم. فرض اساسی در این رویکرد، این است که دادههای نمونه، نمایندهی مناسبی از کل جمعیت هستند.
گذار از آمار توصیفی (descriptive statistics) به آمار استنباطی، گامی حیاتی در تحلیل دادهها محسوب میشود. در حالی که آمار توصیفی به خلاصهسازی و توصیف ویژگیهای دادههای موجود در نمونه میپردازد، آمار استنباطی پا را فراتر گذاشته و به دنبال تعمیم این یافتهها به کل جامعه است. در این مرحله، نقش احتمال (probability) برجسته میشود؛ زیرا احتمال، ابزار اصلی ما برای پل زدن از اطلاعات محدود نمونه به سوی شناخت ویژگیهای نامعلوم جامعه است. بدون درک و بهکارگیری اصول احتمال، امکان انجام استنتاجهای معتبر و قابل اتکا وجود نخواهد داشت.
در صورتی که مطالعهی کل اعضای یک جامعه به دلیل محدودیتهای زمانی، هزینهای یا عملی، امکانپذیر نباشد، از روشهای نمونهگیری (sampling techniques) بهره میگیریم. انتخاب روشهای صحیح نمونهگیری و تحلیل دادههای حاصل از آن، اساس و بنیان آمار استنباطی را تشکیل میدهد. این روشها به ما امکان میدهند تا با استفاده از دادههای جمعآوری شده از بخش کوچکی از جامعه (نمونه)، به نتایج و استنتاجهایی دست یابیم که قابلیت تعمیم به کل جامعه را دارند. بنابراین، کیفیت و اعتبار استنباطهای آماری به شدت به نحوهی انتخاب نمونه و دقت روشهای تحلیلی بستگی دارد.