Odchylka je v matematice a statistice míra rozdílu intervalových a poměrových veličin mezi sledovanou hodnotou a průměrem. Znak odchylky, ať už kladný nebo záporný, označuje, zda je pozorování větší nebo menší než průměr. Velikost hodnoty udává, jak odlišné (v příslušné číselné stupnici) je pozorování od průměru. Jedním z rysů průměru je, že součet odchylek napříč celou množinou všech pozorování je vždy nula.
Průměrná odchylka se vypočítá z absolutní hodnoty odchylky – je to součet absolutních hodnot odchylek.
Směrodatná odchylka je nejčastěji používaná míra, která používá čtvercové odchylky.