Hierarchické lineární modelování (HLM), také známé jako víceúrovňová analýza, je ve statistice pokročilejší formou jednoduché lineární regrese a vícenásobné lineární regrese. Víceúrovňová analýza umožňuje analyzovat rozptyl ve výsledných proměnných na více hierarchických úrovních, zatímco v jednoduché lineární a víceúrovňové regresi jsou všechny efekty modelovány tak, aby se vyskytovaly na jedné úrovni. Proto je HLM vhodné pro použití s vnořenými daty.
Například ve vzdělávacím výzkumu jsou data často považována za žáky vnořené do tříd vnořených v rámci škol. Ve výzkumu organizační psychologie musí být data od jednotlivců často vnořena v rámci týmů nebo jiných funkčních jednotek. U dat opakovaných měření lze čas považovat za další úroveň, která se vyskytuje v rámci účastníků.
Víceúrovňová analýza byla rozšířena o víceúrovňové modelování strukturálních rovnic, víceúrovňové modelování latentních tříd a další obecnější modely.