Phân tích quyết định (decision analysis) là một phương pháp đánh giá định lượng các kết cục thu được từ một tập hợp các lựa chọn trong một tình huống lâm sàng cụ thể. Ngoại trừ tính chất định lượng, định nghĩa này tương đồng với quá trình ra quyết định lâm sàng hàng ngày của các bác sĩ. Khác với quá trình ra quyết định thông thường vốn mang tính ngầm định, diễn ra dựa trên các thuật toán nội bộ và lối tắt tư duy (heuristics) được tích lũy theo thời gian, phân tích quyết định yêu cầu xây dựng một cấu trúc mô hình cụ thể và đánh giá rõ ràng các khả năng cũng như giá trị của các kết cục. Nhờ đó, quá trình ra quyết định trở nên minh bạch, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xem xét, thảo luận và phản biện khoa học.
Phân tích quyết định đặc biệt phù hợp với các vấn đề lâm sàng tập trung vào một quyết định cụ thể và có sự cân nhắc đánh đổi (trade-off) giữa các lựa chọn, nghĩa là không có lựa chọn nào ưu việt tuyệt đối. Phương pháp này được ứng dụng để: 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 chuyên biệt; liên kết các kết cục lâm sàng và kinh tế (phân tích chi phí - hiệu quả) nhằm cung cấp thông tin cho các quyết sách y tế; hoặc đưa ra các ước tính về kết cục kỳ vọng trong những tình huống mà các phương pháp cổ điển như thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng (RCT) không thể thực hiện được hoặc không khả thi.
Bằng cách làm rõ các giả định và cấu trúc hóa vấn đề một cách hệ thống, phân tích quyết định giúp các nhà lâm sàng đưa ra các quyết định dựa trên bằng chứng một cách khoa học, khách quan, từ đó tối ưu hóa chất lượng chăm sóc và cải thiện kết cục lâm sàng cho người bệnh.