Voorspellende modellen gebruiken statistieken om resultaten te voorspellen. Meestal is de gebeurtenis die men wil voorspellen in de toekomst, maar voorspellende modellen kunnen worden toegepast op elk type onbekende gebeurtenis, ongeacht wanneer deze plaatsvond. Voorspellende modellen worden bijvoorbeeld vaak gebruikt om misdrijven op te sporen en verdachten te identificeren nadat het misdrijf heeft plaatsgevonden.

In veel gevallen wordt het model gekozen op basis van detectietheorie om te proberen de waarschijnlijkheid van een uitkomst te raden bij een bepaald aantal invoergegevens, bijvoorbeeld als een e-mail bepaalt hoe waarschijnlijk het is dat het spam is.

Modellen kunnen een of meer classificaties gebruiken om de waarschijnlijkheid te bepalen dat een set gegevens tot een andere set behoort. Er kan bijvoorbeeld een model worden gebruikt om te bepalen of een e-mail spam of "ham" (niet-spam) is.

Afhankelijk van de definitiegrenzen is voorspellende modellering synoniem met, of grotendeels overlappend met, het gebied van machine learning, zoals het vaker wordt genoemd in academische of onderzoeks- en ontwikkelingscontexten. Bij commerciële toepassing wordt voorspellende modellering vaak voorspellende analyse genoemd.