Tilastollinen päättely on käänteistä todennäköisyyslaskennalle ja deduktiiviselle matemaattiselle päättelylle: numeerisen aineiston perusteella rakennetaan, induktiivista päättelyä käyttäen, tarkasteltavia ilmiöitä kuvaava todennäköisyysmalli. Tilastotieteen ydin on dataan liittyvän satunnaisuuden ja epävarmuuden kvantitatiivisessa mittaamisessa sekä johtopäätösten tekemisessä reaalimaailmaa koskevista tuntemattomista ja suoran havainnoinnin tavoittamattomissa olevista kysymyksistä. Tilastotieteen opinnoissa on todennäköisyyslaskentaan juurtuvan matemaattisen ytimen ja teoreettisen sisällön lisäksi data-analyysillä huomattava rooli.