Come in molti altri casi, anche l'individuazione di una data precisa per la collocazione della nascita della teoria della probabilità non ha soluzione univoca. Tuttavia, una delle date fondamentali in questo senso è il 1654.
Nel 1654 una disputa tra giocatori d'azzardo portò due famosi matematici francesi, Blaise Pascal e Pierre de Fermat, ad una prima e parziale formulazione di una teoria matematica della probabilità.
Antoine Gombaud, Chevalier de Méré, un nobile francese con l'hobby di problemi inerenti il gioco d'azzardo, richiamò all'attenzione di Pascal un'apparente contraddizione che concerneva un famoso gioco di dadi. Il gioco consisteva nel lanciare un paio di dadi 24 volte; il problema consisteva nel decidere se scommettere o no la stessa quantità di denaro sulla possibilità che si verificasse almeno un "doppio 6" nell'arco di 24 lanci. Una apparentemente ben dimostrata regola del gioco d'azzardo spinse Méré a credere che scommettere un "doppio 6" su 24 lanci sarebbe stato vantaggioso, ma i suoi stessi calcoli indicavano esattamente il contrario.
Questo ed altri problemi posti da de Méré portarono Pascal e Fermat ad uno scambio epistolare, nel quale i principi fondamentali della teoria della probabilità venivano formulati per la prima volta. Anche se alcuni problemi speciali sui giochi aleatori erano stati risolti da matematici italiani nel XV e nel XVI secolo, non venne sviluppata alcuna teoria generale prima di questa famosa corrispondenza.
Lo scienziato olandese Christian Huygens, un insegnante di Leibnitz, venne a conoscenza di questa corrispondenza e dopo pochi anni (1657) pubblicò il primo libro sulla probabilità, intitolato De ratiociniis in ludo aleae. Era un trattato su problemi associati al gioco d'azzardo. A causa dell'inerente attrattiva dei giochi aleatori, la teoria della probabilità divenne presto famosa e si sviluppò rapidamente durante il XVIII secolo. Coloro che diedero maggiormente un contributo alla teoria della probabilità in questo periodo furono Jakob Bernoulli (1654-1705) e Abraham DeMoivre (1667-1754).
Nel 1812 Pierre de LaPlace (1749-1827) introdusse una grande quantità di nuove idee e tecniche matematiche nel suo libro Théorie Analytique des Probabilités. Prima di LaPlace, la teoria della probabilità concerneva solamente lo sviluppo di un'analisi matematica dei giochi aleatori. Laplace applicò idee probabilistiche a molti problemi scientifici e pratici. La teoria degli errori, la matematica attuariale e la meccanica statistica sono esempi di alcune delle importanti applicazioni della teoria della probabilità sviluppate nel XIX secolo.
In quelli stessi anni, Gauss, con il contributo dello stesso LaPlace, dava una formulazione della distribuzione normale, conosciuta anche come "distribuzione di Gauss-LaPlace", che costituisce uno dei cardini su cui si fonda la statistica moderna.
Come tante altre branche della matematica, lo sviluppo della teoria della probabilità è stato stimolato dalla varietà delle sue applicazioni. Di converso, ogni progresso ha ampliato la portata dell'influenza della teoria della probabilità. La statistica matematica è un'importante branca della probabilità applicata; altre applicazioni si trovano in svariati campi, come ad esempio genetica, psicologia, economia ed ingegneria. Dai tempi di Laplace, molti lavoratori hanno contribuito alla teoria della probabilità: tra i più importanti troviamo Chebyshev, Markov, von Mises, e Kolmogorov.
Una delle difficoltà nello sviluppo di una teoria matematica della probabilità è stata il raggiungere una definizione di probabilità che fosse abbastanza rigorosa e precisa per l'utilizzo in matematica, ma che, al tempo stesso, fosse sufficientemente flessibile per l'applicazione in un ampio raggio di fenomeni. La ricerca di una definizione accettabile richiese quasi tre secoli e fu segnata da molte controversie. Il problema fu finalmente risolto nel XX secolo dalla trattazione di una teoria della probabilità su base assiomatica. Nel 1933, con una monografia intitolata Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung (Fondamenti della teoria della probabilità), un matematico russo di nome A. N. Kolmogorov tracciò un approccio assiomatico per la teoria moderna. Da allora, queste idee sono state alquanto rifinite e la teoria della probabilità ora è parte di una più generale disciplina, conosciuta col nome di teoria della misura.
E' disponibile anche una breve rassegna che elenca schematicamente i momenti fondamentali nella storia della teoria della probabilità.
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