Päättelevä tilastotiede on tilastotieteen osa-alue, jossa pienemmän otoksen datasta tehdään johtopäätöksiä tai ennusteita suuremmasta perusjoukosta. Siinä käytetään menetelmiä, kuten hypoteesin testausta, luottamusvälejä, regressioanalyysia ja todennäköisyysmalleja, joilla arvioidaan parametreja, testataan oletuksia ja tunnistetaan merkityksellisiä yhteyksiä.
Päättelevän tilastotieteen avulla yritykset ja tutkijat voivat tehdä dataan perustuvia päätöksiä analysoimatta koko perusjoukkoa, mikä säästää aikaa ja resursseja. Se mahdollistaa tarkat yleistykset, paremman riskienhallinnan, strategisen suunnittelun ja perustellut päätökset monilla aloilla markkinatutkimuksesta ja rahoituksesta terveydenhuoltoon ja yhteiskuntatieteisiin.