Uma variação anormal ocorre quando o desempenho fica fora da faixa entre os limites inferiores e superiores do gráfico de controle. Este tipo de variação não pode ser previsto, pois ela acontece em razão de causas especiais. Por exemplo, os erros de um processo podem aumentar porque um funcionário foi substituído por outro com pouca experiência ou devido à paralisação de uma máquina importante. Se um problema aparece apenas raramente é provável que tenha uma causa especial.