Hệ số tương quan nghịch là mối quan hệ trong đó một biến tăng lên khi biến kia giảm xuống. Hai biến này di chuyển theo hướng ngược nhau.

Khi số giờ xem truyền hình tăng lên, điểm số ở trường có thể giảm; khi nhiệt độ ngoài trời giảm xuống, chi phí sưởi ấm tăng lên. Độ mạnh của mối quan hệ được thể hiện bằng hệ số tương quan nằm trong khoảng từ 0 đến -1,00. Hệ số -0,80 cho thấy mối quan hệ nghịch mạnh; hệ số -0,20 cho thấy mối quan hệ yếu. Biểu đồ phân tán của dữ liệu có tương quan nghịch sẽ dốc xuống từ trái sang phải.

Tương quan nghịch không có nghĩa là biến số này gây ra sự thay đổi của biến số kia. Một yếu tố thứ ba có thể ảnh hưởng đến cả hai, hoặc hướng ảnh hưởng có thể ngược lại với giả định. Thiết kế tương quan xác định các mối liên hệ; thiết kế thực nghiệm là cần thiết để kiểm tra các tuyên bố về mối quan hệ nhân quả.

Khi hai chỉ số có xu hướng biến đổi ngược chiều nhau một cách có hệ thống, mối quan hệ đó được gọi là tương quan nghịch.