על מנת להעריך את השגיאה הסטטיסטית יש לבצע מספר מדידות של הערך הנמדד. אם השגיאה הסטטיסטית גדולה מרגישות המכשיר, נקבל בכל מדידה ערך שונה, למרות שצורת המדידה היא קבועה בכל המדידות. לדוגמא: זמן מחזור של מטוטלת – מדידה בעזרת שעון-עצר. מתקבלות תוצאות שונות אחת מהשניה ויכולות להיות לכך כמה סיבות. למשל, פילוג במדידת הזמן (תלוי במהירות התגובה של המודד) , כושר דיוק לא מספיק של השעון, שינוי בזמן המחזור בין מדידה למדידה כאשר הטמפרטורה ולכן האורך של המטוטלת משתנה. נניח שאיננו מנתחים את סיבת ההבדלים בין הערכים הנמדדים אלא נגדיר גדלים אשר מאפיינים את קבוצת התוצאות, בעיקר מבחינת גודל השגיאה. אם נחזור על המדידה פעמים רבות נראה שתוצאות המדידה מתפלגות בהתפלגות נורמלית, ראו איור.
[[קובץ:התפלגות נורמלית.png|300px500px|מרכז|מסגרת|אחוזי ההתפלגות הנורמלית מסביב לממוצע (ציר הסימטריה) לפי סטיות תקן (מויקיפדיה, "[http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%AA%D7%A4%D7%9C%D7%92%D7%95%D7%AA_%D7%A0%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%AA התפלגות נורמלית ]")
]]
התפלגות נורמלית מאופיינת על ידי שני פרמטרים: התוחלת, <math>\mu</math> וסטיית התקן, <math>σ</math>. הערכים מפוזרים בצורה סימטרית מסביב לתוחלת, כך ש- <math>68%</math> מהערכים נמצאים בתחום בין <math>μ+σ</math>
ל- <math> μ-σ </math>. ערך התוחלת מייצג בצורה טובה את הערך האמיתי של הגודל הנמדד.