La signification statistique est la conclusion qu'un résultat de recherche a peu de chances d'être dû au hasard. Elle est généralement exprimée par une valeur p : la probabilité d'obtenir un résultat au moins aussi extrême que celui observé, en supposant que l'hypothèse nulle soit vraie.

Par convention, une valeur p inférieure à 0,05 est souvent considérée comme statistiquement significative, bien que ce seuil soit arbitraire et doive être interprété dans son contexte. La signification dépend à la fois de l'ampleur de l'effet et de la taille de l'échantillon. Un effet minime peut devenir significatif dans un très grand échantillon ; un effet important peut ne pas l'être dans un petit échantillon. La signification ne se confond pas avec l'importance pratique ou théorique.

Les chercheurs sont de plus en plus incités à indiquer la taille de l'effet et l'intervalle de confiance en plus de la valeur p, et à éviter de considérer le seuil de 0,05 comme une limite absolue entre la vérité et le bruit. La réplication demeure le test ultime pour évaluer la fiabilité d'un résultat.

Lorsqu'un résultat est improbable si l'on considère le pur hasard, on dit qu'il est statistiquement significatif.