تستخدم النمذجة التنبؤية الإحصائيات للتنبؤ بالنتائج. غالبًا ما يكون الحدث الذي يريد المرء توقعه في المستقبل، ولكن يمكن تطبيق النمذجة التنبؤية على أي نوع من الأحداث غير المعروفة، بغض النظر عن وقت حدوثها. على سبيل المثال، غالبًا ما تُستخدم النماذج التنبؤية لاكتشاف الجرائم وتحديد المشتبه بهم بعد وقوع الجريمة.
وفي حالاتِ عديدة ٍ يتم اختيار النموذج على أساس نظرية الاكتشاف لمحاولة تخمين احتمالية حدوث نتيجة مع الأخذ في الاعتبار كمية محددة من بيانات الإدخال، مثلًا في حالة إرسال بريد إلكتروني يحدد مدى احتمالية كونه بريدًا عشوائيًا.
يمكن أن تستخدم النماذج مصنفًا واحدًا أو أكثر محاولةً تحديد احتمالية مجموعة بيانات تنتمي إلى مجموعةٍ أخرى. فمثلًا يمكن استخدام نموذج لتحديد ما إذا كان البريد الإلكتروني هو بريد عشوائي أو "هام" (ليس بريدًا عشوائيًا).