数理统计学是统计学的数学基础，从数学的角度去研究统计学，为各种应用统计学提供理论支持。

它研究怎样有效地收集、整理和分析带有随机性的数据，以对所考察的问题作出推断或预测，直至为采取一定的决策和行动提供依据和建议的数学分支。英国是数理统计的发源地和研究中心，但从第二次世界大战开始，美国也发展得很快。近几十年来，数理统计的广泛应用是非常引人注目的。在社会科学中，选举人对政府意见调查、民意测验、经济价值的评估、产品销路的预测、犯罪案件的侦破等，都有数理统计的功劳。在自然科学、军事科学、工农业生产、医疗卫生等领域，哪一个门类都离开数理统计。