Đối với một tổng thể gồm giá trị có trung bình , độ lệch chuẩn của tổng thể là
Đối với một mẫu gồm giá trị có trung bình mẫu , ta chia cho thay vì — hiệu chỉnh Bessel, một ước lượng không chệch của phương sai tổng thể.
Độ lệch chuẩn có cùng đơn vị với dữ liệu gốc (khác với phương sai, vốn ở đơn vị bình phương), nên có thể diễn giải trực tiếp. Nó là "thước đo" tự nhiên của phân phối chuẩn: khoảng 68% giá trị nằm trong một độ lệch chuẩn quanh trung bình, 95% trong hai, và 99,7% trong ba.