الاستدلال الإحصائي أو استقراء إحصائي أو البحث الإحصائي (بالإنجليزية: Statistical inference) يشمل استخدام الإحصاءات وأخذ العينات العشوائية للحصول على استنتاجات بشأن بعض الجوانب المجهولة للمجتمع. وهو يختلف عن الإحصاءات الوصفية.
و هناك مدرستان للاستدلال الإحصائي هما الاحتمالية التكرارية (بالإنجليزية: frequency probability)، والاستدلال البايزي (بالإنجليزية: Bayesian inference).