Случайная величина — переменная, значения которой представляют собой численные исходы некоторого случайного феномена или эксперимента. Другими словами, это численное выражение результата случайного события. Случайная величина является одним из основных понятий теории вероятностей. Для обозначения случайной величины в математике принято использовать греческую букву «кси» ${\displaystyle \xi }$. Если определять случайную величину более строго, то она является функцией ${\displaystyle y=\xi (\omega )}$, значения ${\displaystyle y}$ которой численно выражают исходы ${\displaystyle \omega }$ случайного эксперимента. Одним из требований к данной функции будет её измеримость, что служит для отсеивания тех случаев, когда значения данной функции ${\displaystyle \xi (\omega )}$ бесконечно чувствительны к малейшим изменениям в исходах случайного эксперимента. Во многих практических случаях можно рассматривать случайную величину как произвольную функцию из ${\displaystyle \Omega }$ в ${\displaystyle \mathbb {R} }$.

Как функция, случайная величина ${\displaystyle \xi (\omega )}$ не является вероятностью наступления события ${\displaystyle \omega }$, а возвращает численное выражение исхода ${\displaystyle \omega }$. Важными характеристиками случайных величин являются математическое ожидание и дисперсия.

Примером объектов, для представления состояния которых требуется применение случайных величин, являются микроскопические объекты, описываемые квантовой механикой. Случайными величинами описываются события передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам (см. Законы Менделя). К случайным относятся события радиоактивного распада ядер атомов.

Существует ряд задач математического анализа и теории чисел, для которых участвующие в их формулировках функции целесообразно рассматривать как случайные величины, определённые на подходящих вероятностных пространствах.