Teori kebarangkalian adalah cabang matematik berkenaan dengan analisis fenomena rawak.[1] Tujuan utama teori kebarangkalian ialah pembolehubah rawak, proses stokastik, dan peristiwa: peniskalaan matematik peristiwa tak-berketentuan atau kuantiti yang diukur yang mungkin merupakan kejadian tunggal atau berkembang mengikut masa tampaknya secara rawak. Walapun satu lambungan syiling atau balingan dadu merupakan satu kejadian rawak, jika diulang banyak kali satu urutan peristiwa rawak akan menunjukkan pola statistik tertentu, yang boleh dikaji dan diramal. Dua hasil matematik berperwakilan yang menerangkan pola seperti ini ialah hukum bilangan besar dan teorem had memusat.Sebagai asas matematik untuk statistik, teori kebarangkalian amat penting untuk banyak aktiviti manusia yang melibatkan analisis kuantitatif set data yang besar. Teknik teori kebarangkalian turut boleh digunakan dalam penerangan suatu sistem kompleks di mana hanyak sebahagian keadaannya diketahui, seperti dalam mekanik statistik. Satu penemuan besar dalam fizik abad ke-20 ialah sifat berkebarangkalian fenomena fizik pada skala atom, yang diterangkan dalam mekanik kuantum.