Случа́йный экспериме́нт (случайное испытание, случайный опыт) — математическая модель соответствующего реального эксперимента , результат которого невозможно точно предсказать. Математическая модель должна удовлетворять требованиям:

• она должна быть адекватна и адекватно описывать эксперимент
• должна быть определена совокупность множества наблюдаемых результатов в рамках рассматриваемой математической модели при строго определенных фиксированных начальных данных, описываемых в рамках математической модели.
• должна существовать принципиальная возможность осуществления эксперимента со случайным исходом сколь угодное количество раз при неизменных входных данных ( ${\displaystyle {n\to \infty }}$ , где ${\displaystyle \;n}$ — количество произведённых экспериментов).
• должно быть доказано требование или изначально принята гипотеза о относительной частоты ,для любого наблюдаемого результата, определённого в рамках математической модели:

${\displaystyle \forall A,\mathrm {N} _{n}(k){\longrightarrow }p(A)}$ , причем ${\displaystyle {n\to \infty }}$

${\displaystyle \;A}$ — наблюдаемый результат.

${\displaystyle \;\mathrm {N} _{n}(k)}$ — относительная частота реализаций эксперимента .

Точное описание природы случайного эксперимента влечет определение элементарных исходов , случайных событий и их вероятности , случайных величин и т. п.