การคิดเชิงสถิติเป็นเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์กระบวนการของปรากฏการณ์ในแง่ที่ค่อนข้างง่าย ในขณะเดียวกันก็ให้ระดับความไม่แน่นอนที่อยู่รอบๆ ปรากฏการณ์นั้นด้วย^{[ 1 ]}ควรสังเกตว่า "การคิดเชิงสถิติ" ไม่เหมือนกับ " ความรู้ความเข้าใจเชิงปริมาณ " แม้ว่าจะมีการทับซ้อนกันในการตีความตัวเลขและการแสดงภาพข้อมูลก็ตาม^{[ 2 ]}

การคิดเชิงสถิติเป็นการเชื่อมโยงกระบวนการและสถิติ เข้าด้วย กัน โดยมีพื้นฐานมาจากหลักการดังต่อไปนี้:

• งานทุกอย่างเกิดขึ้นในระบบของกระบวนการที่เชื่อมโยงกัน
• ความแปรผันมีอยู่ในการดำเนินการทุกอย่าง
• การทำความเข้าใจและลดความผันแปรเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จ

ดับเบิลยู. เอ็ดเวิร์ดส์ เดมิงสนับสนุนแนวคิดการคิดเชิงสถิติ โดยใช้การทดลองที่มีประสิทธิภาพสองอย่างเป็นตัวอย่าง:

1. การทดลองลูกปัดสีแดง^{[ 3 ]}ซึ่งคนงานได้รับมอบหมายให้ดำเนินการตาม ขั้นตอน แบบสุ่มแต่คนงานที่มี "ประสิทธิภาพ" ต่ำที่สุดจะถูกไล่ออก การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าความแปรปรวน ตามธรรมชาติ ในกระบวนการสามารถลดทอนผลงานของความสามารถของคนงานแต่ละคนได้
2. การทดลองแบบกรวยแสดงให้เห็นอีกครั้งว่า ความแปรปรวนตามธรรมชาติในกระบวนการอาจดูใหญ่โตเกินจริงไป

ข้อสรุปสำคัญจากการทดลองคือ ก่อนที่ฝ่ายบริหารจะปรับกระบวนการใดๆ เช่น การไล่พนักงานที่ดูเหมือนจะทำงานได้ไม่ดี หรือการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ ใดๆ พวกเขาควรพิจารณาแหล่งที่มาของความแปรปรวน ทั้งหมด ในกระบวนการที่นำไปสู่ผลลัพธ์ด้านประสิทธิภาพเสียก่อน

Nigel Marriott อธิบายวิวัฒนาการของความคิดเชิงสถิติ^{[ 4 ]}

^{เชื่อ กันว่า}การคิดเชิงสถิติจะช่วยในบริบทต่างๆ เช่น ในห้องพิจารณาคดี [ ^{5 ]}ห้องปฏิบัติการชีววิทยา [ ^{6 ]}และเด็กๆ ที่เติบโตมาท่ามกลางข้อมูล^{[ 2 ]}

สมาคมสถิติอเมริกัน (ASA) อธิบายว่า "ผู้ที่มีความรู้ทางสถิติ" เข้าใจสิ่งต่อไปนี้: ^{[ 2 ]}

• ข้อมูลสำคัญกว่าเรื่องเล่า
• ข้อมูลเป็นสิ่งที่เป็นธรรมชาติ คาดการณ์ได้ และวัดปริมาณได้
• การสุ่มตัวอย่างแบบสุ่มช่วยให้สามารถนำผลการสำรวจและการทดลองไปใช้กับประชากรได้
• การสุ่มจัดกลุ่มในการทดลองเปรียบเทียบช่วยให้สามารถสรุปความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลได้
• การรู้ว่าความสัมพันธ์ไม่ได้หมายความว่าเป็นสาเหตุเสมอไป
• ความสำคัญไม่ได้หมายความถึงความสำคัญในทางปฏิบัติเสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาที่มีขนาดตัวอย่างใหญ่
• การที่ไม่มีความแตกต่างหรือความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญทางสถิติ ไม่ได้หมายความว่าไม่มีความแตกต่างหรือไม่มีความสัมพันธ์ในประชากร โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาที่มีขนาดตัวอย่างเล็ก

การคิดเชิงสถิติเป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับซึ่งใช้เป็นส่วนหนึ่งของวิธีการซิกซ์ซิกมา^{[ 7 ]}

• การคิดเชิงระบบ
• การปฏิบัติที่อิงตามหลักฐาน
• การคิดเชิงวิเคราะห์
• การคิดเชิงวิพากษ์
• การคิดเชิงคำนวณ
• การคิดเชิงข้อมูล