Estymacja przedziałowa – metoda statystyczna służąca do szacowania wartości parametru w populacji na podstawie danych zebranych w próbie. W przeciwieństwie do estymacji punktowej, której wynikiem jest pojedyncza wartość, estymacja przedziałowa wyznacza zakres wartości uznawanych za zgodne z danymi przy przyjętym poziomie ufności.
Estymacja przedziałowa pozwala uwzględnić niepewność oszacowania wynikającą z tego, że analizujemy próbę, a nie całą populację. Dzięki temu daje pełniejszą informację niż pojedyncze oszacowanie punktowe. Im większa precyzja estymacji, tym węższy jest zwykle uzyskany przedział. Na jego szerokość wpływają m.in. liczebność próby, zmienność wyników oraz przyjęty poziom ufności.Estymacja przedziałowa jest jednym z podstawowych elementów wnioskowania statystycznego. Wykorzystuje się ją m.in. do szacowania średnich, proporcji, współczynników regresji, różnic między grupami czy wielkości efektu. Najczęściej stosowaną formą estymacji przedziałowej jest przedział ufności, np. 95% CI.
Przedziały ufności są także ściśle związane z testami statystycznymi i hipotezami statystycznymi. W wielu analizach informacja o tym, czy przedział obejmuje wartość wskazaną przez hipotezę zerową, prowadzi do wniosku zgodnego z odpowiednim testem istotności.