Joseph Doob (Cincinnati, 27 de febrer de 1910 - Urbana, 7 de juny de 2004) va ser un matemàtic i estadístic estatunidenc.
Doob, educat a Nova York on vivia la família, va iniciar els seus estudis de física a la universitat Harvard el 1926, però aviat es va inclinar per les matemàtiques i va acabar obtenint el doctorat el 1932, amb només vint-i-dos anys, amb una tesi de càlcul dirigida per Joseph Walsh.[1] Després va fer anys de recerca a la Universitat de Colúmbia amb una beca Carnegie,[2], en la qual va canviar el seu camp d'estudi per la teoria de la probabilitat sota la influència de Harold Hotelling.[3] El 1935 va ser nomenat professor de la universitat d'Illinois a Urbana-Champaign on va romandre fins a la seva jubilació el 1978, excepte uns anys durant la Segona Guerra Mundial en els quals va treballar per la Marina dels Estats Units d'Amèrica.[4]
Doob és recordat pel seu llibre Stochastic Processes, publicat el 1953[5] i reeditat i traduït nombroses vegades que, no solament es va convertir en un clàssic en la matèria, sinó que, a més, va ser la primera exposició completa de la teoria de les martingales: dels processos estocàstics en els quals, en un determinat moment, la millor expectativa condicional del seu valor futur és el valor present.[6] El 1984, després d'haver-se retirat, va publicar un nou llibre que també va ser molt influent: Classical Potential Theory and Its Probabilistic Counterpart en el qual insistia en l'anàlisi dels processos de Markov.[7]