В модуле Множественная регрессия реализован полный набор методов линейной и  фиксированной нелинейной регрессии. Эти методы включают простую, множественную, пошаговую регрессию (с пошаговым/блоковым включением или исключением предикторов), иерархическую, нелинейную (полиномиальную, экспоненциальную, логарифмическую и т.д.) и гребневую (ридж) регрессию, с включением или без включения константы (свободного члена), модели взвешенных наименьших квадратов. Программа вычисляет полный набор статистик и расширенных диагностик, включая полную таблицу регрессии (с значениями стандартной ошибки для B, Beta и свободного члена, коэффициента детерминации R2 и скорректированного R2 для моделей с константой и без нее и таблицей дисперсионного анализа), матрицы частных и получастных корреляций, корреляции и ковариации коэффициентов регрессии, матрицу выметания (обратную матрицу), статистику Дарбина-Уотсона d, расстояния Махаланобиса и Кука, удаленные остатки, доверительные интервалы для предсказанных значений и многие другие статистики. Широкие возможности анализа остатков и выбросов включают многочисленные типы графиков, диаграмм рассеяния, гистограмм, графики на нормальной и полунормальной вероятностной бумаге, графики с удаленным трендом, график частных корреляций, различные построчные графики и диаграммы для остатков и выбросов и др. Значения зависимой переменной для отдельных наблюдений можно просмотреть визуально с помощью разведочных пиктографиков и других многомерных графиков, доступных непосредственно из таблицы результатов. Остаточные и предсказанные значения можно автоматически добавлять к текущему файлу данных. Процедура прогнозирования позволяет проводить "что-если" анализ и интерактивно вычислять предсказанные значения по задаваемым с клавиатуры значениям предикторов. Могут быть проанализированы чрезвычайно большие планы (более 500 переменных). Дополнительные возможности включают специальный аппарат для сверхбольших задач регрессии (с тысячами переменных), Двуступенчатый метод наименьших квадратов, преобразования Бокса-Кокса и Бокса-Тидвелла. Система STATISTICA имеет также специальный модуль общего нелинейного оценивания (см. Нелинейное оценивание), с помощью которого можно оценить практически любую определенную пользователем нелинейную модель и где имеется целый ряд предопределенных моделей, включая модели логит-, пробит- и другие). В системе STATISTICA также имеется модуль SEPATH (Моделирование структурными уравнениями и анализ путей), где можно анализировать чрезвычайно большие матрицы корреляций, ковариаций и моментов (для моделей со свободным членом).

В самое ближайшее время пользователю будут доступны так называемые визуальные линейные модели, являющиеся одной из последних разработок компании StatSoft, которые существенно обобщают и расширяют традиционные регрессионные модели.