L'analyse de tolérance au pire des cas est le type traditionnel de calcul de cumul de tolérances. Les différentes cotes sont paramétrées sur leurs limites de tolérance afin que la mesure du cumul soit la plus élevée ou la plus faible possible.

Le modèle au pire des cas ne prend pas en compte la distribution statistique des différentes cotes, mais plutôt le fait que ces cotes ne dépassent pas leurs limites de tolérance spécifiées respectives. D'un point de vue mathématique, le modèle part du principe que toutes les cotes de tolérance seront égales à l'une de leurs valeurs limites, entraînant ainsi une condition de cumul des extrêmes. En d'autres termes, ce modèle prévoit la variation maximale attendue de la mesure.

La réalisation d'une conception conforme aux exigences de tolérance au pire des cas offre ainsi la garantie que 100 % des pièces s'assembleront et fonctionneront correctement, quelle que soit la combinaison de cumul et de variation des cotes de composant. Toutefois, l'inconvénient majeur de cette approche réside dans le fait que le modèle au pire des cas impose généralement des tolérances de composant extrêmement strictes. Il en résulte des processus de fabrication et de contrôle coûteux et/ou des taux de déchets élevés.

Le tolérancement au pire des cas est généralement requis pour les interfaces mécaniques cruciales et pour les interfaces de remplacement de pièces de rechange. Lorsque le tolérancement au pire des cas ne constitue pas une exigence contractuelle, un tolérancement statistique correctement appliqué peut garantir des résultats satisfaisants au niveau des assemblages tout en offrant des tolérances de composant étendues et des coûts de fabrication allégés.