Trong thực hành lâm sàng, các bác sĩ thường xuyên phải đưa ra các quyết định lâm sàng quan trọng trước những tình huống phức tạp có nhiều phương án chẩn đoán và điều trị khác nhau. Quá trình ra quyết định này thường diễn ra một cách ngầm ẩn, dựa trên các cơ chế tư duy nội tại và các lối tắt tư duy (heuristics) được tích lũy qua kinh nghiệm lâm sàng.
Phân tích quyết định là một phương pháp định lượng nhằm đánh giá các kết cục từ một tập hợp các phương án lựa chọn khả thi trong một tình huống lâm sàng cụ thể. Ngoại trừ yếu tố "định lượng", định nghĩa này tương tự với quá trình ra quyết định lâm sàng mà các bác sĩ thực hiện hàng ngày. Tuy nhiên, bằng cách thiết lập một cấu trúc mô hình cụ thể và đánh giá xác suất xảy ra cũng như giá trị của các kết cục khác nhau, phân tích quyết định làm cho quá trình này trở nên minh bạch hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xem xét, thảo luận và phản biện khoa học.
Các mô hình quyết định thường được sử dụng như một công cụ phân tích trong các đánh giá chi phí-hiệu quả, do phương pháp luận phân tích quyết định có khả năng xác định giá trị kỳ vọng của hầu hết mọi kết cục. Phạm vi các vấn đề lâm sàng phù hợp với phân tích quyết định rất rộng, nhưng cần đáp ứng hai yêu cầu cốt lõi: vấn đề phải tập trung vào một quyết định cụ thể cần thực hiện và quyết định đó phải liên quan đến một sự đánh đổi. Sự "đánh đổi" ở đây có nghĩa là không có phương án nào được xem là ưu việt tuyệt đối so với các phương án khác.
Nhìn chung, phân tích quyết định được thiết kế nhằm hỗ trợ ra quyết định lâm sàng cho từng bệnh nhân cụ thể, ước tính các chiến lược tối ưu cho các nhóm bệnh nhân có đặc điểm lâm sàng tương đồng trong những tình huống nhất định, và liên kết các ước tính về cả kết cục lâm sàng và kinh tế (phân tích chi phí - hiệu quả) để cung cấp cơ sở khoa học cho các quyết sách y tế. Ngoài ra, nó cung cấp các ước tính về kết cục kỳ vọng trong những tình huống mà các thiết kế nghiên cứu kinh điển như thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên phân nhóm có đối chứng (RCT) không khả thi hoặc không thực tế để đưa ra câu trả lời trực tiếp. Việc áp dụng phân tích quyết định để đánh giá các phương án lựa chọn cho một bệnh nhân cụ thể mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc đặt vấn đề vào một bối cảnh phân tích rõ ràng, buộc các bác sĩ lâm sàng phải làm rõ các giả định chuyên môn của họ, và một mô hình có cấu trúc chặt chẽ sẽ nhanh chóng nhận diện các điểm bất đồng về mặt lâm sàng. Hơn nữa, phân tích quyết định còn có khả năng tích hợp trực tiếp các khía cạnh về chất lượng cuộc sống và sự ưu tiên của người bệnh đối với các kết cục khác nhau
