分层广义线性模型（hierarchical generalized linear models (HGLM)）可视为广义线性模型的推广。在广义线性模型中，误差分量是统计独立的，然而这一假设并非总是成立的。即在有些情况下，误差项之间有函数关系。分层广义线性模型允许有不同的误差分量，误差分量可以统计相关的，并不必要满足正态分布。当有不同的聚类存在时，同一聚类中的观测值是相关的，并且是正相关的。在这种情况下，广义线性模型是不适用的，忽略这些关联会引起造成一些问题。在分层模型中，观测值可进行聚类，并且观测值的分布不仅由所有聚类的共同结构决定，也由聚类的具体结构决定。于是，模型要引入随机效应分量，并且不同的聚类有不同的随机效应分量。设为响应变量，为随机效应，为连结函数。