Die Geostatistik ermöglicht die Schätzung von Daten, die auf einen begrenzten Raum bezogen sind. Die Grundlage dazu bilden Stichproben. Will man beispielsweise die Oberflächentemperatur eines Sees ermitteln, so wird an mehreren Stellen des Sees die Oberflächentemperatur gemessen, anhand dieser Messwerte wird die etwaige Oberflächentemperatur des Sees ermittelt. Dies kann durch genaue Berechnungen mit den vorliegenden Werten oder durch Schätzungen erfolgen.
Eingeführt wurde die Geostatistik in den 1940er Jahren. Der Grund dafür waren die gefallenen Goldpreise, da ein hoher Anteil an russischem Gold auf dem Weltmarkt war, der sich weiter erhöhte. Im südafrikanischen Goldbergbau sollte deshalb eine Lösung gefunden werden, mit weniger Aufwand mehr Gold zu fördern. Es musste der Goldanteil eines Erzes ermittelt werden, um zu entscheiden, ob es abbauwürdig war. Probebohrungen waren erforderlich, um dies zu besuchen. Der Bergbauingenieur Daniel Krige beschäftigte sich mit der Frage, wie man mit nur wenigen Probebohrungen den Goldanteil des Gesteins bestimmen könnte, um die Effektivität zu steigern. Daniel Krige entwickelte dazu mehrere Methoden, die heute unter dem Begriff Geostatistik zusammengefasst werden. Zusammenfassend kann man sagen, dass aufgrund von Punktmessungen Aussagen zu Flächen oder zu Rauminhalten getroffen werden können.
Die Messwerte, die benachbart sind, haben stärkeren Einfluss auf den zu ermittelnden Wert als Messwerte, die weit voneinander entfernt liegen. Daher erfolgt eine stärkere Wichtung von Messwerten, die benachbart sind. Die Wichtung der gemessenen Werte ist ein komplizierter statistischer Prozess. Je mehr Messwerte vorliegen und je differenzierter die Wertung der Messwerte erfolgt, desto genauer ist das Ergebnis. Es handelt sich dabei um einen Schätzwert, denn ein exakter Wert kann nicht ermittelt werden. Dieses Verfahren wird, benannt nach Daniel Krige, als Kriging bezeichnet.
Es dauerte lange Zeit, bis sich die Methoden der Geostatistik in den Geowissenschaften etablieren konnten. Nicht nur in der Geologie sind auf diese Weise ermittelte Schätzwerte von Bedeutung. Die Geostatistik kann für weitere Gebiete, die sich auf den Inhalt von Flächen und Räumen beziehen, verwendet werden.
Grundsätzlich setzt sich die Geostatistik, als Interpolation bezeichnet, aus vier Schritten zusammen. Im ersten Schritt, der als Variographie bezeichnet wird, erfolgt eine Untersuchung der räumlichen Variabilität. Im zweiten Schritt wird ein Modell abgeleitet, mit dem die räumlichen Eigenschaften der Variablen beschrieben werden. Das Kriging, die eigentliche Interpolation, ist der dritte Schritt. Im vierten Schritt erfolgt die Validierung. Die Qualität der Ergebnisse wird überprüft.
Die Geostatistik ist nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich anwendbar.