六西格玛管理离不开各种统计工具，统计学的核心部分是频率分布的分析。在六西格玛改进的分析阶段，帕累托图和柱状图是进行数据分析的主要工具。对离散型数据进行分析的常用方法是帕累托图和帕累托分析法。
帕累托方法把数据按从大到小的顺序分成几个层次，通过分析，找出引起问题或缺陷的关键的少数原因。帕累托分析法的依据是“80/20规则”，即指一个组织内80%的损失或麻烦来源于20%的问题或缺陷。利用帕累托图，可以根据区域对问题数据进行分类，找出最主要的缺陷及其原因，识别出关键的问题类别，并以此作为改进重点。下面是某超市8月份采购桃子的帕累托分析。
与帕累托图的作用相似的另一种有效分析工具是饼分图，饼分图的绘制同帕累托图的绘制相似，只是饼分图中不必把类别分级排序或者计算累计百分率。
对连续型数据，常用的工具是柱状图。柱状图可以用来显示一组数据之间差异的范围和程度，通过柱状图，收集的数据就能分类到不同的数值或间隔中。柱状图的每一条柱的面积在绘制时都与每一个数值或间隔内观察的数量成比例。柱状图既给出过程的波动，又给出采集的数据所涉及的分布类型。利用柱状图，可以考察连续数据的范围和分布情况，围绕顾客提出的要求观察这些数据之间的差异和绩效，查明在一组有缺陷的样本中每个单位产生缺陷的数目，从而明确在一组样本中的关键特征变量。
在分析阶段，确定问题产生根本原因的最常用工具是因果图。因果图又称鱼骨图，由于是日本的Kaoru Ishikawa博士提出的，所以又称为Ishikawa图，它是一种把与某个问题有关的所有知识组织起来并用图形加以描述的工具，是一种用以揭示问题的根本原因的简单图形方法。因果图法通过对各种原因进行分类，能够鉴别出主要的原因，使六西格玛改进小组集中精力进行流程分析或数据分析工作，最终找出问题产生的根本原因。
在因果图中反映出的主要原因通常分为7类，有时候也被称为7M,即：
①管理（Management）：
企业或组织所采用的组织结构、管理方法和企业文化等。
②人员（Man）：
企业的顾客，包括内部顾客和外部顾客。
③方法（Method）：
组织中的工作程序、业务流程和操作指南等。
④评佑（Measure）：
用来评估工作质量或数量的各种技术、方法和工具。
⑤机器（Machine）：
企业设备，包括计算机和其他非消耗性工具。
⑥材料（Material）：
流程的输入，即在流程中所消耗的东西或投入的原料。
⑦环境（Milieu）:
宏观上包括政治环境、经济环境，微观上主要是指工作环境，也包括任何能产生影响的变动因素。
在深入分析问题产生根本原因的过程中，也要时时检查那些引起问题的潜在原因。从而真正找出产生问题的“根源”。在对问题、流程及其根本原因有了足够的认识之后，就要“对症下药”。找出有效的问题解决方案，进入流程改进阶段。
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