Cet ouvrage commence par un cours condensé allant droit à l'essentiel : définition d'un modèle statistique, méthodes générales d'estimation, construction d'intervalles de confiance, théorie des tests d'hypothèses, vecteurs gaussiens, tests du x2, modèle linéaire gaussien, utilisation des fonctions de répartition empiriques et simulation de variables aléatoires. Son originalité repose cependant sur la mise en action de la démarche statistique, sous la forme de textes et de leurs corrigés. Ceux-ci ont pour thèmes : les jeux de bandits à deux bras, l'estimation non-paramétrique pour le modèle de régression, l'inférence statistique pour des modèles censurés, l'étude du nombre de renouvellements, l'estimation de densité, la classification, la compression de données et... l'existence de stratégies gagnantes dans les jeux de grattage. Le manuel imprimé se prolonge par des compléments de cours et des annexes techniques disponibles en ligne et proposant notamment les codes sources des simulations (effectuées sous Matlab) : http://www.dma.ens.fr/statenaction. L'ouvrage concerne en priorité les étudiants en Master de mathématiques et les candidats préparant l'agrégation de mathématiques (où figure notamment une épreuve de modélisation). Il s'adresse également aux enseignants de mathématiques souhaitant se former à la statistique et aux mathématiciens recherchant un ouvrage moderne rassemblant théorie statistique et applications.