方差分析也稱F檢驗或變異數分析，是判斷兩個或多個均數間差異顯著性的方法。所謂“變異數”就是標準差的平方 (s2)，它是一個變異指標。F是兩個變異數之比，其中一個變異數表示各處理組平均數之間的差異，稱為“組間變異”；另一個“變異數”表示各組內的個別差異，稱為“組內變異”或“誤差”。從理論上講，在同一總體內抽取幾個樣本，有兩種方法計算其變異數（組間方法和組內方法），計算結果兩者應相等，即：s21=s22，也就是說：

在單因素完全隨機設計的方差分析中，組間變異和組內變異都以離均差平方和（SS）除以相應的自由度所得的均方（MS）表示。組間均方與組內均方之比（即組間方差與組內方差之比值）為F值。
組內均方表示樣本均數差的變異，造成這種變異的可能原因有兩個：一是各組內個體間的變異，二是各組實驗因素的作用。后者是試驗所要研究的問題，而組內均方表示各組內個體間的差異，與試驗因素無關。因此，若試驗因素確有作用，則組間均方必然明顯大于組內均方，F值也明顯大于1。
此外，由于抽樣波動的關系，F值也有一定的波動范圍，它的分布情況與自由度大小有關。所以在求得F值后，應根據組間均方的自由度n1與組內均方的自由度υ2查F界值表，找出相應的概率(P)，查表382即可得出，并與計算出來的F值作比較后作出結論。若各均數間有差別，還應再作均數之間的兩兩比較，即Q檢驗。
綜上所述，多個均數的F檢驗實際包括兩大部分：一是F檢驗，它的主要目的是比較多個均數之間是否有差異，如果相互之間沒有顯著差異，即F檢驗到此為止；另一個是Q檢驗，它的主要目的是當F值檢驗有顯著性差異時，再將各均數進行兩兩比較，即從中找出哪一對或哪幾對均值之間有顯著性差異。
鑒于方差分析基于正態分布條件，故進行分差分析的資料應當具備一定條件，一是各觀察值相互對立，并且服從正態分布；二是各組資料總體方差相等，即各總體具有方差齊性。資料的正態性和方差齊性可作統計檢驗?，F介紹以下兩種常用計算方法：