Вероя́тностное простра́нство, тройка объектов$(Ω, \mathscr A, \mathbf{P})$, где $Ω$ – непустое множество элементов произвольной природы, $\mathscr A$ – совокупность подмножеств множества $Ω$, являющаяся $σ$-алгеброй, т. е. алгеброй множеств, замкнутой относительно счётных объединений, и $\mathbf{P}$ – распределение вероятностей на $\mathscr A$, т. е. функция, определённая для всех $A∈\mathscr A$, удовлетворяющая некоторым аксиомам. Точки множества $Ω$ называются элементарными событиями (исходами), а само множество $Ω$ – пространством элементарных событий (исходов). Принадлежащие $\mathscr A$ подмножества множества $Ω$ называются (случайными) событиями.

Понятие «вероятностное пространство», введённое А. Н. Колмогоровым (1933), лежит в основе построения современной теории вероятностей.