Geralmente trabalhamos com regressões lineares: $ y = ax + b $. Como bem sabemos, nem todas as relações são lineares, como um paliativo pode ser utilizadas algumas transformações nos dados na hora de realizar a regressão para que passe a existir uma relação linear, exemplo $ y = ax^2 + b $.
Podem existir algumas relações que realizar estas transformações pode não ser tão fácil, ou mesmo impossíveis, como a Função de Von Bertalanffy, comum na biologia:
$$Y = a - (a - b)exp (- c X)$$
Gráfico de exemplo da função:
Mas como realizar essa regressão? O R já conta com funções com ela implementada, enquanto no Python (ao menos até a escrita desse artigo) é recomendável o uso da função curve_fit do SciPy. Recomendo a leitura deste notebook para um exemplo de como fazer.