Matematisk statistik er en tværfaglig disciplin, der fokuserer på udviklingen af modeller og på analytiske metoder til systemer, som indebærer flere elementer af tilfældig variation. Ofte er baggrunden for forskningen et praktisk problem, der indebærer udvikling og analyse af en matematisk statistisk model. På denne måde kommer sektionen i berøring med mange forskellige områder, eksempelvis:
Udvikling af forecasting modeller, prædiktiv kontrol og modellering af dynamiske systemer (tidsrækkeanalyse), generelle optimale og adaptive kontrolmetoder (stokastik kontrolteori), planlægning og analyse af tests (statistisk forsøgsplanlægning), modeller for vækst og nedbrydning af biologiske systemer (miljøstatistik), stikprøveplaner, kontrolkort og andre kvalitetsstyringsmetoder (statistisk kvalitetsstyring), analyse af spektrale data (Multivariat analyse og klassifikation).