الدلالة الإحصائية هي الاستنتاج بأن نتيجة بحث ما من غير المرجح أن تكون قد حدثت بالصدفة وحدها. وعادةً ما تُعبَّر عنها بقيمة احتمالية (p-value): وهي احتمال الحصول على نتيجة متطرفة على الأقل مثل النتيجة المرصودة، بافتراض صحة الفرضية الصفرية.

بحسب المتعارف عليه، تُعتبر قيمة p الأقل من 0.05 ذات دلالة إحصائية، مع العلم أن هذا الحدّ اختياري ويجب تفسيره في سياقه. وتعتمد الدلالة الإحصائية على كلٍّ من حجم التأثير وحجم العينة. فقد يصل تأثير ضئيل إلى مستوى الدلالة الإحصائية في عينة كبيرة جدًا، بينما قد لا يصل تأثير كبير إلى هذا المستوى في عينة صغيرة. ولا تُعادل الدلالة الإحصائية الأهمية العملية أو النظرية.

يتزايد تشجيع الباحثين على الإبلاغ عن أحجام التأثير وفترات الثقة إلى جانب قيم الاحتمالية، وتجنب اعتبار عتبة 0.05 حدًا فاصلًا واضحًا بين الحقيقة والخطأ. ويبقى التكرار هو الاختبار النهائي لمدى موثوقية النتائج.

عندما تكون النتيجة غير محتملة بافتراض الصدفة البحتة، فإنها تسمى ذات دلالة إحصائية.