分散分析(analysis of variance; ANOVA)は，複数の群間の平均値の差異を比較するための統計的手法である。心理学等の実験研究で特に多く扱われます。2群間の平均値を比較する際は，t検定と同じ意味である．分散分析は，この分析をさらに複数群間（そして複数要因間）の比較に拡張したものだというイメージである。
分散分析は大きく分けて2つ存在する。

・「一元配置分散分析」：1つの因子からなるデータを分析する方法で、因子に含まれる水準間の平均値の差を見ることができる。例えば、ある学校の1組、2組、3組の算数のテストのデータがある場合、一元配置分散分析を用いて、1組、2組、3組の算数のテストの平均点に差があるかどうかを検定できる。
・「二元配置分散分析」：2つの因子からなるデータを分析する方法で、各因子における水準間の平均値の差を見ることができる。また、2つの要因が組み合わさることで現れる相乗効果の有無の確認も可能。例えば、薬A、B、Cをそれぞれ10mg、20mg投与した場合の効果についてのデータがある場合、二元配置分散分析を用いて薬の種類によって得られる平均値に差があるか、あるいは薬の投与量によって得られる平均値に差があるかどうかの検定が可能である。