Một phép thử ngẫu nhiên là hành động mà kết quả chưa biết trước nhưng có thể xác định tất cả các khả năng. Không gian mẫu $\Omega$ là tập hợp tất cả các kết quả có thể xảy ra. Số phần tử của không gian mẫu là $n(\Omega)$. Ví dụ, khi tung một đồng xu cân đối, các kết quả có thể là Sấp (S) hoặc Ngửa (N). Vậy $\Omega = \{S; N\}$ và $n(\Omega) = 2$.

Biến cố $A$ là một tập hợp con của không gian mẫu, bao gồm các kết quả mà ta quan tâm. Số kết quả thuận lợi cho biến cố $A$ là $n(A)$. Ví dụ, với phép thử gieo con xúc xắc ($\Omega = \{1; 2; 3; 4; 5; 6\}$), biến cố $A$: "Mặt xuất hiện là số lẻ" có các kết quả thuận lợi là $A = \{1; 3; 5\}$. Vậy $n(A) = 3$.

Khi các kết quả trong không gian mẫu là đồng khả năng, xác suất của biến cố $A$ được tính bằng tỉ số giữa số kết quả thuận lợi cho $A$ và tổng số kết quả có thể xảy ra. Công thức là $P(A) = \frac{n(A)}{n(\Omega)}$. Ví dụ, với phép thử gieo xúc xắc, xác suất để mặt $3$ chấm xuất hiện là $P(A) = \frac{1}{6}$ vì $n(A)=1$ và $n(\Omega)=6$.

Xác suất của một biến cố luôn nằm trong khoảng từ $0$ đến $1$, tức là $0 \le P(A) \le 1$. Nếu $P(A) = 0$, $A$ là biến cố không thể. Nếu $P(A) = 1$, $A$ là biến cố chắc chắn. Ví dụ, khi gieo xúc xắc, biến cố "Mặt có số chấm lớn hơn $6$" là biến cố không thể ($P(A)=0$), còn biến cố "Mặt có số chấm nhỏ hơn $7$" là biến cố chắc chắn ($P(A)=1$).