六西格玛方法论包括核心方法论框架、核心原则以及关键工具与技术。
核心方法论框架包含两种：一是DMAIC（过程改进），适用于现有流程优化，分为定义、测量、分析、改进、控制五个阶段。定义阶段明确问题、目标及顾客需求；测量阶段收集数据，分析流程现状；分析阶段找出问题根本原因；改进阶段制定并执行改进方案；控制阶段建立措施维持改进效果。二是DFSS（六西格玛设计），针对新流程或产品设计，主流方法论有DMADV（定义、测量、分析、设计、验证）、IDDOV（识别、定义、开发、优化、验证）等，聚焦从源头实现高质量。
核心原则有六点：以顾客为中心，关注顾客需求与满意度；数据驱动决策，依赖统计分析，避免主观判断；过程优化，针对流程而非局部问题采取措施；预防性管理，主动识别风险，减少缺陷；追求完美，容忍失败，持续改进并接受试错；无边界合作，打破部门壁垒协同优化。
关键工具与技术涵盖统计工具，如测量系统分析、控制图、试验设计、潜在失效模式分析；流程工具，如流程图、因果矩阵、过程能力分析；还可与精益生产结合形成“精益六西格玛”，整合消除浪费与减少变异的工具。通过这些方法论与工具，企业能提升质量、降低成本，实现流程的持续优化与卓越运营。
