Biostatystyka to w efekcie dwa słowa — i dwa kierunki studiów — połączone. Część bio obejmuje biologię, badanie żywych istot. Część statystyczna obejmuje gromadzenie, śledzenie, analizę i zastosowanie danych. Biostatystyka to wykorzystanie procedur statystycznych i analizy w nauce i praktyce biologii. W związku z tym ma wiele zastosowań w świecie rzeczywistym i naukowym.
Biostatystyka jest rutynowo wykorzystywana do prowadzenia eksperymentów biologicznych. Dane są gromadzone i analizowane przed, w trakcie i po eksperymencie biologicznym, z zamiarem wyciągnięcia logicznej konkluzji na temat tego, co może nie być dokładnymi wynikami empirycznymi. Z drugiej strony eksperyment biostatystyczny może być całkowicie matematyczny; na przykład pomiar temperatury zwierzęcia o różnych porach dnia, a następnie śledzenie innych zmiennych zaangażowanych w te pomiary temperatury, można wyrazić w postaci całkowicie liczbowej.
Skoro już jesteśmy przy pomiarach, to czas na kilka terminów. Populacja to zbiór pomiarów. W powyższym przykładzie pomiary stopni temperatury zwierzęcia — wzięte jako całość — składają się na populację. Jeden lub kilka z tych pomiarów ocenianych oddzielnie od reszty populacji stanowi próbkę.
Pomiary i inne zastosowania biostatystyki nie zawsze dotyczą tak przyziemnych rzeczy. Biostatystyka jest powszechnie stosowana w działaniach na dużą skalę, takich jak testowanie leków i budowanie modeli środowiskowych. Zwłaszcza w przypadku badań nowych leków, biostatystyka jest w dużej mierze oparta na śledzeniu i interpretacji danych oraz formułowaniu zaleceń opartych na tych interpretacjach.
Innym ważnym zastosowaniem biostatystyki jest ocena rozprzestrzeniania się choroby. Naukowcy przeprowadzają testy na osobach, które zaraziły się chorobą — próbce — i porównują ich DNA, historię życia i warunki społeczne z innymi osobami mieszkającymi na tym samym obszarze — z resztą populacji — w celu ustalenia, dlaczego niektórzy ludzie otrzymali choroba, a inni nie. W ten sposób biostatystyka może pomóc w rozwiązaniu pewnych zagadek środowiskowych lub biologicznych. Pokrewnym zastosowaniem biostatystyki są badania genetyczne. Próbki, populacje, eksperymenty, badania — wszystko to odbywa się w imię poszukiwań lekarstw na śmiertelne choroby, przyczyn wad genetycznych i przewidywania ewentualności.
Biostatystyka jest również wykorzystywana w modelowaniu i stawianiu hipotez. Dysponując zestawem danych, naukowcy łączą biostatystykę i teorię prawdopodobieństwa, aby określić prawdopodobieństwo, że choroby uderzą w populacje, leki na te choroby oraz reakcje ludzi na te leki. W ten sposób biostatystyka zapowiada się równie dobrze w przewidywaniu przyszłości, jak w analizie przeszłości.