Matematické vyjadrenie viacnásobnej lineárnej regresie je podobné ako pri jednoduchej lineárnej regresii, do modelu je však zahrnutých niekoľko nezávislých premenných:

y=a + b₁*x₁ + … + b_k*x_k + e

Je potrebné si uvedomiť, že regresia nedokazuje príčinný vzťah medzi závislou a nezávislou premennou.

Jednoduchá lineárna regresia je proces zostavenia priamky pre páry údajov zobrazené v scatter plote (X-Y graf). Rovnosť zostavenej priamky nám umožňuje odhadovať pravdepodobnú hodnotu závislej premennej pri konkrétnej hodnote nezávislej premennej.

Parametre, ktoré určujú regresnú priamku sú intercept (označovaný ako "a", čo je hodnota y ak je x=0) a sklon priamky (označovaný ako "b"; predstavuje zmenu hodnoty y pri jednotkovej zmene x).