Kaksimuuttuja- ja monimuuttuja-analyysit ovat tilastollisia menetelmiä datanäytteiden välisten suhteiden tutkimiseen. Kaksimuuttujaanalyysi tarkastelee kahta pariksi yhdistettyä tietojoukkoa ja tutkii, onko niiden välillä suhde. Monimuuttuja-analyysissä käytetään kahta tai useampaa muuttujaa ja analyysejä, jotka korreloivat mahdollisen tuloksen kanssa. Jälkimmäisessä tapauksessa tavoitteena on selvittää, mitkä muuttujat vaikuttavat tai aiheuttavat lopputulosta.
Kaksimuuttujaanalyysi tutkii kahden tietojoukon välistä suhdetta yhdellä otoksella tai yksilöllä otetulla havainnointiparilla. Jokainen näyte on kuitenkin riippumaton. Analysoit tietoja käyttämällä työkaluja, kuten t-testejä ja khi-neliötestejä, nähdäksesi korreloivatko nämä kaksi tietoryhmää toistensa kanssa. Jos muuttujat ovat kvantitatiivisia, piirrät ne yleensä hajontakaavioon. Kaksimuuttujaanalyysi tutkii myös minkä tahansa korrelaation vahvuuden.
Yksi esimerkki kaksimuuttujaanalyysistä on tutkimusryhmä, joka kirjaa sekä aviomiehen että vaimon iät yhdessä avioliitossa. Nämä tiedot ovat pariksi, koska molemmat ikät tulevat samasta avioliitosta, mutta itsenäiset, koska yhden henkilön ikä ei aiheuta toisen ihmisen ikää. Piirrät tiedot korrelaation osoittamiseksi: vanhemmilla aviomiehillä on vanhempia vaimoja. Toinen esimerkki on yksilöiden tartuntalujuuden ja käsivoiman mittausten tallentaminen. Tiedot ovat pariksi, koska molemmat mittaukset tulevat yhdeltä henkilöltä, mutta riippumattomia, koska käytetään erilaisia lihaksia. Piirrät useiden yksilöiden tietoja osoittamaan korrelaatiota: ihmisillä, joilla on suurempi pitovoima, on suurempi käsivarren vahvuus.
Monimuuttujaanalyysi tutkii useita muuttujia nähdäkseen, ennustako yksi tai useampi niistä tietyn tuloksen. Ennustavat muuttujat ovat itsenäisiä muuttujia ja tulos on riippuvainen muuttuja. Muuttujat voivat olla jatkuvia, mikä tarkoittaa, että niillä voi olla useita arvoja, tai ne voivat olla kaksitahoisia, eli ne edustavat vastausta kyllä tai ei kysymykseen. Moniregressioanalyysi on yleisin menetelmä, jota käytetään monimuuttujaanalyysissä korrelaatioiden löytämiseksi tietojoukkojen välillä. Muita ovat logistinen regressio ja monivaihteluinen varianssianalyysi.
Tutkijat käyttivät monimuuttujaanalyysiä vuonna 2009 Journal of Pediatrics -tutkimuksessa negatiivisen tutkimiseksi elämäntapahtumat, perheympäristö, perheväkivalta, mediaväkivalta ja masennus ennustavat nuorten aggressiota ja kiusaaminen. Tällöin negatiiviset elämäntapahtumat, perheympäristö, perheväkivalta, mediaväkivalta ja masennus olivat riippumattomia ennustavia muuttujia, ja aggressio ja kiusaaminen olivat riippuvainen tulos muuttujat. Yli 600 koehenkilölle, joiden keski-ikä oli 12 vuotta, annettiin kyselylomakkeet ennustemuuttujien määrittämiseksi jokaiselle lapselle. Tutkimuksessa määritettiin myös kunkin lapsen tulosmuuttujat. Tietojoukon tutkimiseen käytettiin useita regressioyhtälöitä ja rakenteellisen yhtälön mallintamista. Negatiivisten elämäntapahtumien ja masennuksen todettiin olevan vahvimmat ennustajat nuorten aggressiolle.