Otra definición que se le puede dar a la Probabilidad es la definición frecuencial estadística. Muchas veces no podemos conocer los valores exactos de los casos favorables, porque la variable aleatoria resulta difícil de medir.
Se puede entonces imaginar hacer observaciones con , y registrar la frecuencia de aparición de un evento.
Se define la relación frecuencial que representa la probabilidad empírica si es grande. Se define de manera que cuando .
La relación frecuencial converge al valor de la probabilidad cuando tiende a infinito. La limitación de esta definición es que, en términos prácticos, no podemos observar infinitas veces un fenómeno.