観測や測定の条件などの原因によって、 偶然によらず一定の傾向を持って真の値からずれてしまう誤差のことを指す。統計誤差（ランダム誤差）のように、測定回数を増やす、ないしはサンプルの数を増やすことで小さくすることはできない。系統誤差の原因を調べて取り除くことはすべての観測・測定において極めて重要である。
厳密な取り扱いでは、「真の値の推定値」と測定値のずれを「不確かさ」と呼び「真の値」と測定値のずれで定義される「誤差」と区別して取り扱う。物理量の測定では真の値は知られていないので、ほとんどの場合は「不確かさ」を扱うことになる。厳密には系統誤差は「タイプBの不確かさ」と呼ばれる。