Un insieme di dati è caratterizzato, oltre che da un valore medio, anche da un valore numerico che ne esprime la maggiore o minore dispersione, cioè il minore o maggiore addensarsi dei dati attorno al valore medio. Diversi sono i modi in cui è possibile definire un indice di dispersione; ne vediamo alcuni:

Campo di variazione o range: il campo di variazione di un insieme di dati è espresso dalla differenza fra il più grande ed il più piccolo dei valori appartenenti all'insieme stesso. Tale indice non è molto attendibile, in quanto è sufficiente un solo errore materiale nel rilevamento, che generi un dato molto maggiore o minore degli altri, per falsare notevolmente il suo valore. Inoltre il campo di variazione non fornisce alcuna indicazione sulla dispersione dei valori intermedi.

Deviazione standard del campione: siano x₁, x₂, ...., x_n dei dati, rilevati su un campione; si chiama deviazione standard o scarto quadratico medio di tali dati, il numero reale s così definito:

    La sommatoria dei quadrati degli scarti dalla media  prende il nome di devianza.
 

Varianza del campione: il quadrato della deviazione standard prende il nome di varianza; pertanto per un campione la varianza sarà espressa da:
 

il divisore (n - 1) di questa espressione rappresenta i gradi di libertà della varianza.
 

    Vediamo un esempio pratico, consideriamo l'escrezione urinaria di magnesio (mg/24 h) calcoliamo il range, la deviazione standard e la varianza. I dati li ricaviamo dalla Tabella I.
 

Determinazione del range o campo di variazione: nella colonna dei dati ordinati dobbiamo considerare il primo e l'ultimo valore che corrispondono, rispettivamente al valore minimo e massimo osservati. Vediamo che il valore minimo è 9 ed il valore massimo è 186. Il range si ricava sottraendo il valore minimo dal valore massimo, cioè range = 186 - 9 = 177.

Calcolo della deviazione standard: il metodo classico per la determinazione della deviazione standard prevede come primo passo il calcolo delle singole differenze di ogni dato dalla media, come riportato nella colonna (x_i - m) della Tabella I. E' bene ricordare che la , la sommatoria delle differenze dalla media (x_i - m) è sempre zero cioè .
Ogni valore delle differenze dalla media (x_i - m) si eleva al quadrato ed i risultati si dispongono come nella colonna (x_i - m)² della Tabella I. Sommando questi valori si ottiene la sommatoria dei quadrati delle differenza dalla media; nel nostro caso è

.

Dividendo questo valore per (n - 1), i gradi di libertà della varianza, otteniamo la varianza (s²). Cioè:

Estraendo la radice quadrata della varianza otteniamo la deviazione standard: