Tölfræðingar vinna við að túlka og miðla tölfræðigögnum, fylgjast með þróun þeirra og mæla áhrif. Unnið er við útreikninga og stærðfræðilegar greiningar til að leysa ýmiss konar vandamál, oftast með aðstoð tölvutækni.
Hugtakið gagnavísindi er oft notað um notkun tölfræði og vélræns náms til að öðlast þekkingu og leysa vandamál út frá miklu magni gagna úr tölvukerfum. Hægt er að sérhæfa sig á ýmsum sviðum. Innan líffræði og læknisfræði er til dæmis hægt að greina ferla og vinna með tölfræði úr mælingum og í tryggingageiranum eru gerðir líkindaútreikningar.
Starfssvið tölfræðinga getur verið víðfeðmt, til dæmis í læknisfræði, félagsvísindum, iðnaði, fjármálum, opinberri stjórnsýslu eða í tengslum við rannsóknir, bæði hjá opinberum stofnunum og í einkageiranum.