Vícerozměrná statistika nebo vícerozměrná statistická analýza ve statistice popisuje soubor postupů, které zahrnují pozorování a analýzu více než jedné statistické proměnné současně.
Někdy se rozlišuje mezi jednorozměrnou (např. ANOVA, t-testy) a vícerozměrnou statistikou, přičemž jednorozměrná statistika má pouze jednu závislou proměnnou, zatímco vícerozměrná statistika má dvě nebo více závislých proměnných.
Existuje mnoho různých modelů, každý s vlastním typem analýzy: