Hệ số tương quan mô tả mối quan hệ thống kê giữa hai biến số. Khi một biến số thay đổi, biến số kia có xu hướng thay đổi theo cách tương ứng. Mối quan hệ này có thể là tích cực – cả hai cùng tăng hoặc cùng giảm – hoặc tiêu cực – một biến tăng trong khi biến kia giảm.

Mối tương quan thuận xuất hiện khi người cao hơn thường có cân nặng lớn hơn, hoặc khi thời gian học tập và điểm thi cùng chiều hướng. Mối tương quan nghịch xuất hiện khi thời gian xem truyền hình và điểm số đi ngược chiều nhau. Độ mạnh của mối quan hệ được đo bằng mức độ tập trung của các điểm dữ liệu xung quanh một đường thẳng; biểu đồ phân tán giúp dễ dàng nhận thấy mô hình này.

Mối tương quan không nhất thiết dẫn đến mối quan hệ nhân quả. Một biến số thứ ba có thể tác động đến cả hai, hoặc hướng ảnh hưởng có thể ngược lại với dự đoán. Doanh số bán kem và số ca tử vong do đuối nước cùng tăng vào mùa hè, nhưng cả hai đều không phải là nguyên nhân của nhau. Do đó, các nhà nghiên cứu coi mối tương quan là điểm khởi đầu cho các nghiên cứu sâu hơn chứ không phải là lời giải thích cuối cùng.

Trong tâm lý học, các nghiên cứu tương quan rất phổ biến khi việc thao tác thực nghiệm là không thể hoặc phi đạo đức. Chúng phác họa bức tranh tổng thể về các mối quan hệ mà sau này có thể được kiểm chứng một cách nghiêm ngặt hơn bằng các thí nghiệm.