O espaço de probabilidade é um modelo matemático utilizado para descrever experimentos científicos Um espaço de probabilidade consiste em três partes:
- Um espaço de amostra que lista todos os resultados possíveis
- Um conjunto de eventos. Cada evento associa zero ou mais resultados
- Uma função que atribui probabilidades a cada evento
Um resultado é o resultado de uma única execução do modelo. Como os resultados individuais podem ser de pouca utilidade prática, eventos mais complexos são usados para caracterizar grupos de resultados. A coleção de todos esses eventos é um estilo de escrita ao estilo σ-algebra F 
. Finalmente, há a necessidade de especificar a probabilidade de cada evento acontecer. Isto é feito usando a função de medida de probabilidade, P.
Uma vez estabelecido o espaço de probabilidade, assume-se que a "natureza" faz seu movimento e seleciona um único resultado, ω, a partir do espaço de amostra Ω. Todos os eventos no estilo F {\i1}escrito em estilo F {\i1} que contêm o resultado selecionado ω (lembre-se que cada evento é um subconjunto de Ω) são ditos como "ocorreram". A seleção realizada por natureza é feita de tal forma que se o experimento fosse repetido um número infinito de vezes, as freqüências relativas de ocorrência de cada um dos eventos coincidiriam com as probabilidades prescritas pela função P.
O proeminente matemático soviético Andrey Kolmogorov introduziu a noção de espaço de probabilidade, juntamente com outros axiomas de probabilidade, na década de 1930.
