Reguła trzech sigm jest ściśle powiązana z odchyleniem standardowym irozkładem normalnym. Jeżeli nasza zmienna ma rozkład normalny bądź zbliżony do rozkładu normalnego to możemy wyznaczyć ile obserwacji znajduje się w pewnym zakresie mierzonym odchyleniem standardowym (od średniej). 

Bazując na wartościach rozkładu normalnego możemy powiedzieć, że około:

68,2% obserwacji znajduje się w zakresie pomiędzy +/- 1 odchylenie standardowe od średniej

95,4% obserwacji znajduje się w zakresie pomiędzy +/- 2 odchylenia standardowe od średniej

99,7% obserwacji znajduje się w zakresie pomiędzy +/- 3 odchylenia standardowe od średniej

99,994% obserwacji znajduje się w zakresie pomiędzy +/- 4 odchylenia standardowe od średniej

Dla przykładu: 

Badacz zmierzył poziom inteligencji wśród 1000 uczniów szkół średnich w Polsce. W badaniach wykazał on, że średni poziom IQ wyniósł 100, a odchylenie standardowe wyniosło 15. Mógł zatem stwierdzić, że około 68% badanych uczniów ma poziom IQ w granicach 85-115 (średnia +/- 1 odchylenie standardowe = 100 +/- 15), około 95% uczniów ma poziom inteligencji w zakresie od 70 do 130, a aż 99,7% badanych uczniów ma poziom IQ pomiędzy wynikiem 55-145 (3 odchylenie standardowe od średniej). 

I właśnie ta wartość: 3 odchyleń standardowych wiąże się z tzw. regułą trzech sigm (sigm, ponieważ symbolem odchylenia standardowego w populacji jest grecka litera sigma). Reguła ta mówi, że praktycznie wszystkie obserwacje mieszczą się w granicy 3 odchyleń standardowych od średniej, przy założeniu, że zmienna ma rozkład normalny.