Dalam teori peluang dan statistika, sebaran probabilitas, distribusi probabilitas, atau sebaran peluang menunjukkan besarnya probabilitas dari setiap hasil (outcome) yang muncul dalam suatu percobaan acak (random).
Berdasarkan pembentukannya, sebaran probabilitas dapat bersifat empirik atau bersifat teoretik. Sebaran empirik terbentuk dari hasil sensus atau mengambilan cuplikan/contoh. Besar peluang yang terbentuk untuk setiap hasil tidak dapat diprediksi dan harus diturunkan dari hasil pengamatan. Teori statistika, tetapi demikian, lebih menyukai sebaran teoretik karena besar peluang dapat dihitung melalui fungsi yang sudah tertentu.
Sebaran probabilitas teoretis tergantung dari macam data, apakah data itu non-numerik, peubah acak diskret, atau peubah acak malar (continue). Data non-numerik, seperti jenis kelamin atau warna, akan memiliki sebaran probabilitas kategorik. Data yang terbentuk dari peubah acak diskret, seperti banyaknya rumah dalam suatu kampung atau skor, membentuk sebaran yang disebut fungsi massa probabilitas. Data yang terbentuk dari distribusi acak malar menghasilkan sebaran yang disebut fungsi kepekatan probabilitas.