Verjetnostni vektor (tudi stohastični vektor) je vektor, katerega komponente so pozitivne, njihova vsota pa je 1.
Posamezne komponente vektorja predstavljajo verjetnosti izzidov poskusov diskretne slučajne spremenljivke.
Nekaj primerov verjetnostnega vektorja
.
Verjetnostni vektor lahko napišemo kot
Za takšen vektor velja tudi
- .
Ker pa lahko verjetnost zavzame samo vrednosti med 0 in 1, velja tudi
- .