Se ocupa de la formalización y generalización de las ideas estadísticas aplicando técnicas matemáticas, usando la teoría de la probabilidad y el análisis matemático, para construir modelos estadísticos basados en datos experimentales que permitan hacer juicios o tomar decisiones sobre un fenómeno aleatorio (teoría de decisión estadística, teoría de estimación y pruebas de hipótesis y teoría asintótica).