Olasılık yoğunluk fonksiyonu, bir değişkene ait farklı sonuçların bağıl gerçekleşme ihtimalini belirten fonksiyona denilmektedir. Bu fonksiyonun tanım kümesi üzerinden integrali 1'e eşit olup; herhangi bir alt tanım kümesinin integrali, bu alt tanım kümesindeki değişkene ait sonuçların gerçekleşme olasılığına eşittir. Örneğin; sıcaklık anomalisinin sıcaklığın sıfır dereceden büyük olduğu durumlarda tanımlanması halinde, bu anomalinin gerçekleşme ihtimali; bu fonksiyonun sıfır dereceden büyük tüm değerlere sahip sıcaklık anomalisi üzerinden integralinin alınması ile hesaplanabilir. İki veya daha fazla değişkeni eşzamanlı olarak açıklayan olasılık yoğunluk fonksiyonları benzer şekilde tanımlanabilir.