Sa teorya ng probabilidad at estadistika, ang isang distribusyong probabilidad ay matematikal na punsiyon na nagtatakda ng isang probabilidad sa bawat masusukat na subpangkat ng mga posibleng kalalabasan ng isang random na eksperimento. Ito ay isang pagkakalarawang matematikal ng isang alisagang penomeno sa mga termino ng espasyong patikim at mga probabilidad ng mga pangyayari (mga subpangkat ng espasyong patikim).
Halimbawa, kung ginagamit ang X para mangahulugan ng resulta ng isang paghahagis ng barya ("eksperimento"), ang distribuyong probabilidad ng X ay may halagang 0.5 (1 sa 2 o 1⁄2) para sa X = mga ulo, at 0.5 para sa X = mga buntot (para sa isang makatarungang barya). Mas karaniwan na, ginagamit ang mga distribusyong probabilidad para maikumpara ang relatibong pangyayari ng mararaming magkakaibang alisagang halaga.
Naipapaliwanag ang mga distribusyong probabilidad sa mga magkakaibang paraan at para sa mga patuloy o diskretong baryable. Ang mga distribusyon na may espesyal na propyedad o para espesyal na mahahalagang aplikasyon ay may espesipikong mga pangalan.