Per una popolazione di valori con media , la deviazione standard della popolazione è
Per un campione di valori con media campionaria , si divide per anziché per — la correzione di Bessel, uno stimatore non distorto della varianza della popolazione.
La deviazione standard è nelle stesse unità dei dati originali (a differenza della varianza, che è in unità al quadrato), risultando direttamente interpretabile. È il "righello" naturale delle distribuzioni normali: circa il 68% dei valori cade entro una deviazione standard dalla media, il 95% entro due, il 99,7% entro tre.