工具變數，也稱為儀器變數或輔助變數，是在經濟學、計量經濟學、流行病學等相關學科中，當無法進行可控實驗時，用於估計模型因果關係的一種統計方法。
在回歸模型中，如果解釋變數與誤差項之間存在相關性（即內生性問題），工具變數法可以用來獲得一致的估計量。內生性問題通常由忽略的變數問題或測量誤差引起。工具變數是一個與模型的內生解釋變數高度相關但與誤差項不相關的變數。這意味著工具變數應該與模型中的其他解釋變數無關，並且在模型中引入多個工具變數時，這些變數之間也不應該相關。
工具變數的主要目的是在觀察性研究中估計因果作用，通過模擬隨機控制試驗來獲得干預層的信息，從而實現因果效應的估計。例如，在研究維生素A補充和兒童死亡情況之間的關係時，由於維生素A的服用情況可能與多種潛在因素相關，使用工具變數可以幫助控制這些因素，從而更準確地估計兩者之間的因果關係。