Нелинейные регрессии делятся на два класса: регрессии, нелинейные относительно включенных в анализ объясняющих переменных, но линейные по оцениваемым параметрам, и регрессии, нелинейные по оцениваемым параметрам.
Примеры регрессий, нелинейных по объясняющим переменным, но линейных по оцениваемым параметрам:
- полиномы разных степеней 
- равносторонняя гипербола
.
Примеры регрессий, нелинейных по оцениваемым параметрам:
- степенная
;
- показательная
;
- экспоненциальная
.
Наиболее часто применяются следующие нелинейные модели регрессий:
гиперболы –
;
параболы –
;
показательной функции
;
степенной функции –
и др.






