Obserwacja odstająca – obserwacja znacząco różniąca się od pozostałych. Obserwacje mogą być jednowymiarowe (w rozkładzie jednej zmiennej, w analizach wariancji), lub dwuwymiarowe (w parametrycznych analizach związków między zmiennymi np. korelacji lub regresji).

Obserwacje odstające mogą mieć znaczący wpływ na wynik testu statystycznego, dlatego powinny zostać usunięte lub przekształcone. W przypadku analiz wariancji obserwacje odstające zwiększają wariancje wyników, co ma wpływ na przedziały ufności i wartość istotności statystycznej. Natomiast w przypadku korelacji, wartość odstająca może zmienić nachylenie linii korelacji, co zwiększa prawdopodobieństwo popełniania błędu pierwszego lub błędu drugiego rodzaju.

Istnieją różne metody radzenia sobie z obserwacjami odstającym, np.: usunięcie ich, przekształcenie (np. logarytmizacja lub winsoryzacja) lub użycie testu nieparametrycznego.