Statystyka jest obecnie dziedziną wykorzystywaną powszechnie w wielu gałęziach nauki oraz w życiu codziennym, ale pierwsze jej praktyczne zastosowanie zauważono już w starożytności. Zajmowali się nią uczeni w rozwiniętych krajach, a pierwsze badania statystyczne datowane są na ok. 2000 lat p. n. e. Wtedy to przeprowadzono spisy ludności w Chinach i Egipcie. Podobne statystki oraz rejestry na potrzeby administracji publicznej prowadzono również w Cesarstwie Rzymskim, ok. 600 lat p.n.e., w Indiach trzysta lat później oraz w Babilonie, Grecji i Persji. Pierwsze z nich przekazywano słownie, jednak wraz z rozpowszechnianiem się pisma, również i te spisy objęte zostały dokumentacją pisemną. Statystki służyły ówczesnym władcom do zasięgania informacji o swoich podwładnych oraz udoskonalania stosowanych metod władczych i podejmowanych decyzji. W średniowieczu formy te ewoluowały do inwentaryzacji gospodarczych, prowadzonych rejestrów majątków feudalnych i kościelnych.

Statystyka jako nauka została wyodrębniona w dwóch dziedzinach: państwoznawstwie i arytmetyce politycznej. Pierwsza z nich była nauką powstałą w sposób naturalny na potrzeby administracyjne prowadzone w rozwijającym się państwie. Wówczas statystyka zaczęła służyć do gromadzenia danych liczbowych i opisu stanu państwa, dzięki czemu możliwe było tworzenie zbiorów danych na potrzeby osób zarządzających krajem. Z czasem zbiory takie zaczęły przyjmować postać zbiorów liczbowych gromadzonych w układzie tabelarycznym.

W ramach arytmetyki politycznej dokonywano szeroko pojętych badań nad gospodarką, a nauka ta wywodzi się z siedemnastowiecznej Anglii i swoje podwaliny ma w doktrynie merkantylizmu. Statystyka służyła badaczom do gromadzenia danych liczbowych, a na podstawie ich analizy do określania prawidłowości pozornie chaotycznych zjawisk.

Za wyodrębnienie statystki jako samodzielnej dyscypliny naukowej przyjmuje się rok 1662, w którym to ukazała się książka J. Graunta „Naturalne i polityczne obserwacje poczynione nad biuletynami śmiertelności", która określiła uznawane dziś za kluczowe założenia statystyki, mianowicie że analiza liczb pozwala na poznanie prawidłowości rządzących danym zjawiskiem, jeśli rozpatrywana jest na dużej masie, czyli odpowiednio dużym zbiorze danych. Jednak formalnie stała się ona gałęzią nauki dopiero w 1834 roku, kiedy została włączona do Brytyjskiego Towarzystwa Postępu Nauki i gdy powstało Królewskie Towarzystwo Statystyczne.
Współcześnie nauka ta czerpie również z teorii prawdopodobieństwa i przede wszystkim matematyki.