いくつかの変数 $X_1, X_2, \dots , X_n$（独立変数）に基づいて，別の変数 $Y$（従属変数）を予測することである。予測式として，以下のようなものを得る。つまり，独立変数の重み付け合計値で予測値 $\hat{Y}$ を得る。重みは偏回帰係数と呼ばれる。
　　$\hat{Y}=b_0+b_1\ X_1+b_2\ X_2+\dots+b_p\ X_p$
　独立変数が 1 個の場合は $\hat{Y}=b_0+b_1\ X_1=a+b\ X$ のように簡単になり，特に，単回帰分析あるいは直線回帰と呼ばれる。

回帰分析も参照のこと。