التحليل العنقودي أو تحليل المجموعات (بالإنجليزية: Cluster analysis) هو نوع من الأساليب الإحصائية التي يمكن تطبيقها على البيانات. يتولى التحليل العنقودي إفراز البيانات الأولية وتجميعها في مجموعات عنقودية (clusters). العنقود مجموعة من الحالات أو الملاحظات المتجانسة نسبيًا. تتميز العناصر المكونة للعنقود الواحد بأنها متشابهة مع بعضها، بينما تكون عناصر العناقيد المختلفة أقل تجانساً.
التحليل العنقودي، مثل تحليل العوامل والقياس متعدد الأبعاد، هو أسلوب تكافلي: حيث إنه لا يفرق بين المتغيرات التابعة والمستقلة. يتم فحص مجموعة العلاقات المترابطة تبادليًا. ويتشابه التحليل العنقودي مع القياس متعدد الأبعاد في أن كلاً منهما يبحث في التشابه بين العناصر وبعضها عن طريق فحص المجموعة الكاملة من العلاقات المترابطة. ويتمثل الاختلاف في أن القياس متعدد الأبعاد يحدد الأبعاد الأساسية، بينما التحليل العنقودي يحدد المجموعات. التحليل العنقودي هو الوجه المقابل لتحليل العوامل. في حين أن تحليل العوامل يقلل عدد المتغيرات عن طريق تجميعهم في مجموعة عوامل أصغر، يقلل التحليل العنقودي عدد الملاحظات أو الحالات عن طريق تجميعها في مجموعة مجموعات عنقودية أصغر.