Drzewa klasyfikacyjne – zbiorcza nazwa rodziny metod statystycznych z zakresu eksploracji danych, dokonujących za pomocą diagramów zwanych drzewami klasyfikacji obserwacji statystycznych, czyli podziału próby statystycznej na klasy obserwacji o podobnych właściwościach. Metoda drzew klasyfikacyjnych jest odmianą hierarchicznej analizy skupień.
Jeśli drzewo stosuje się do klasyfikowania realnych sytuacji, a wynikiem klasyfikacji jest decyzja, jaka ma być w danej sytuacji podjęta, drzewo jest też nazywane drzewem decyzyjnym.
Drzewo składa się z korzenia (przedstawianego, podobnie jak w matematyce i informatyce, zwykle u góry rysunku) oraz gałęzi prowadzących z korzenia do kolejnych węzłów. W każdym węźle sprawdzany jest pewien warunek dotyczący danej obserwacji, i na jego podstawie wybierana jest jedna z gałęzi prowadząca do kolejnego węzła piętro niżej. Na dole znajdują się liście, w których odczytujemy do której z klas należy przypisać daną obserwację. Klasyfikacja danej obserwacji polega na przejściu od korzenia do liścia i przypisaniu do tej obserwacji klasy zapisanej w danym liściu.