Die Wahrscheinlichkeit ist zwar ein Begriff aus der Mathematik, sie spielt aber auch in der Physik eine sehr wichtige Rolle.
Im Prinzip ist jede physikalische Messung ein Zufallsexperiment, dessen Ergebnis mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit mit dem wahren Wert der gemessenen Größe übereinstimmt. Auch aus diesem Grund sollte man jedes Messergebnis zusammen mit seinen Fehlergrenzen angeben, denn sonst lässt sich nicht beurteilen, wie wahrscheinlich es ist, dass man das Ergebnis einigermaßen ernst nehmen kann.
In der statistischen Begründung der Thermodynamik ist die Wahrscheinlichkeit eines Zustands die Zahl der Realisierungsmöglichkeiten. Beispielsweise ist ein Zustand mit wahlloser Verteilung der Atome eines Gases viel wahrscheinlicher als ein Zustand, in dem die Atome der Größe nach am Rand des Behälters aufgestellt sind. Der Begriff der Entropie beschreibt diesen Gedanken mathematisch.
In der Quantentheorie hat die Wahrscheinlichkeit eine noch fundamentalere Bedeutung, da sie den Begriff eines absoluten, unabhängig vom Beobachter existierenden Zustands aufgibt. An die Stelle von sich bewegenden punktförmigen Teilchen bzw. sich kontinuierlich im Raum ausbreitenden Wellen treten Wahrscheinlichkeitswellen und man kann nur noch Wahrscheinlichkeitsaussagen über den Aufenthaltsort oder die Werte von physikalischen Größen machen. Der grundsätzlich statistische Charakter der Quantentheorie zeigt sich u. a. in der Heisenberg’schen Unschärferelation.