回帰分析において、目的変数の観測値に対する目的変数の予測値の説明力を表す指標。寄与率とも言う。0から1までの値をとり、1に近いほど分析が有効である。

この決定係数R²は観測値y^~と推定値との相関を表す重相関係数の2乗に等しくなる。重回帰分析では変数が増えるほど決定係数は1に近づくため、変数の数が多い場合は自由度修正済み決定係数を使用する。

ただし_Srは回帰変動、S_Tは全変動を表す。

第二項の分母は全変動と呼ばれ，データのそもそものばらつき具合を表している。分子は回帰変動と呼ばれ，回帰モデルで求められた予測値のばらつき具合を表している。

まとめると、

決定係数が 1 に近い

⟺ 残差変動が（全変動に比べて）小さい

⟺ よい予測式である

と結論付けることが可能である。