Μια μετα-ανάλυση είναι μια αναλυτική ανασκόπηση πολλών ερευνητικών μελετών για ένα κοινό θέμα. Η επιστημονική έρευνα βασίζεται σε στατιστικά ευρήματα, αλλά αυτές οι μελέτες συχνά περιορίζονται από το μέγεθος του δείγματος, καθώς μόνο ένα μικρό δείγμα πιθανών δεδομένων μπορεί να συγκεντρωθεί κατά τη διάρκεια οποιουδήποτε δεδομένου έργου. Η μετα-ανάλυση στοχεύει να ξεπεράσει αυτή τη δυσκολία συνδυάζοντας τα ευρήματα από διάφορες μελέτες, δημιουργώντας μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα του ερευνητικού προβλήματος. Αν και αυτός ο τύπος ανάλυσης έχει πλεονεκτήματα, έχει επίσης μειονεκτήματα, όπως μεροληψία επιλογής και πιθανή παραμόρφωση των στατιστικών που μπορεί να οδηγήσει σε ψευδή συμπεράσματα.
Οι μετα-αναλύσεις μπορούν να γίνουν σε οποιονδήποτε τομέα μελέτης όπου υπάρχει ένα σώμα στατιστικής ερευνητικής βιβλιογραφίας. Για να είναι όμως έγκυρη η ανάλυση πρέπει να γίνεται συστηματικά, όπως μια ίδια η ερευνητική μελέτη. Αφού διατυπωθεί το πρόβλημα, επιλέγονται ορισμένες μελέτες για συμπερίληψη στην ανάλυση με βάση συγκεκριμένα κριτήρια.
Η φύση των κριτηρίων εξαρτάται από τον στόχο της μετα-ανάλυσης. Για παράδειγμα, ένας ερευνητής που διεξάγει μια μετα-ανάλυση σε θεραπείες για ασθενείς που πάσχουν από καρδιακή προσβολή θα περιλάμβανε μελέτες ειδικά για αυτό το θέμα. Ο ερευνητής θα μπορούσε να περιορίσει περαιτέρω την επιλογή της βιβλιογραφίας επιλέγοντας μόνο μελέτες που πραγματοποιήθηκαν με κατάλληλη μεθοδολογία. Για παράδειγμα, η απαίτηση για τυχαιοποίηση ή τυχαία επιλογή δειγμάτων για την αποφυγή μεροληψίας, μπορεί να είναι ένα κριτήριο για συμπερίληψη.
Μετά τη συλλογή και την αναθεώρηση των μελετών, χρησιμοποιούνται στατιστικές μέθοδοι για το συνδυασμό και το φιλτράρισμα δεδομένων. Δεδομένου ότι το μέγεθος του δείγματος σε μια μετα-ανάλυση είναι ουσιαστικά πολύ μεγαλύτερο από το μέγεθος του δείγματος σε μια συνηθισμένη ερευνητική μελέτη, μπορεί να είναι δυνατό η ανάλυση να αποκαλύψει στατιστικά μοτίβα που μια μεμονωμένη μελέτη δεν θα μπορούσε να δείξει. Το μικρό μέγεθος δείγματος μιας μεμονωμένης ερευνητικής μελέτης μπορεί επίσης να μεγεθύνει ορισμένα τυχαία αποτελέσματα δυσανάλογα. Η μετα-ανάλυση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση αντιφάσεων μεταξύ μελετών που προκύπτουν από τέτοιες τυχαίες διακυμάνσεις.
Ίσως το μεγαλύτερο μειονέκτημα της διαδικασίας μετα-ανάλυσης είναι το πρόβλημα της επιλογής. Δεδομένου ότι ο ερευνητής πρέπει να επιλέξει ποιες μελέτες θα συμπεριλάβει στην ανάλυσή του, μια μεροληψία στα συνολικά στατιστικά συμπεράσματα είναι αναπόφευκτη. Ένας ερευνητής με μια δεδομένη ατζέντα θα μπορούσε να στρέψει την επιλογή για να ευνοήσει ορισμένα συμπεράσματα έναντι άλλων. Ακόμα κι αν το θέμα της ανάλυσης είναι αρκετά στενό ώστε να μπορεί να αναθεωρηθεί όλη η διαθέσιμη βιβλιογραφία, δεν θα συμπεριληφθούν αδημοσίευτες μελέτες. Οι επικριτές της μετα-ανάλυσης το επισημαίνουν ως απόδειξη ότι η διαδικασία δεν είναι πραγματικά αντικειμενική ή επιστημονική.