Sannolikhetsteorin är en matematisk lära som innehåller olika metoder att beskriva och räkna slumpmässiga händelser. Händelser och utfall studeras ofta i form av sannolikhetsfördelningar som beskriver hur troligt ett utfall är.
Grunderna i sannolikhetsteorin är Kolmogorovs axiom, mängdläran och kombinatorik.