STL è un metodo versatile e robusto per la decomposizione delle serie temporali. STL è l'acronimo di «Seasonal and Trend decomposition using LOESS», mentre LOESS è un metodo per stimare le relazioni non lineari.
Il modello STL funziona dividendo una serie temporale Yt in tre componenti come

dove St.St.è la componente stagionale, Ttè la componente di tendenza e Rtè il resto, o componente casuale che non può essere descritto come parte della stagione o della tendenza. Il modello è stimato utilizzando LOESS, che è l'abbreviazione di livellamento del grafico a dispersione stimato localmente. Funziona adattando in ogni punto dei dati un polinomio di basso ordine al punto corrente e a quelli vicini. Ciò gli consente di adattare una curva uniforme che segue da vicino i dati.
Per utilizzare un modello STL per le previsioni, la componente stagionale viene rimossa dai dati e viene utilizzato un modello ARIMA (1,1,0) (vedi ARIMA) per prevedere le serie non stagionali, infine, la componente stagionale viene aggiunta nuovamente alla previsione.