Probabilitas empiris adalah perhitungan kemungkinan berdasarkan kejadian sebenarnya dari jenis peristiwa tertentu. Ini berbeda dari probabilitas yang diperkirakan, atau teoretis, yang menghasilkan nilai berdasarkan prinsip-prinsip umum daripada fakta yang diamati. Probabilitas empiris menggambarkan proses yang lebih induktif, yang mengurangi kesalahan yang dihasilkan dari model yang salah tetapi meningkatkan kesalahan yang dihasilkan dari peristiwa acak.
Contoh sederhana untuk memahami dua jenis probabilitas adalah lemparan koin berulang yang sederhana. Katakanlah sebuah koin dilempar 100 kali. Muncul kepala 54 kali dan ekor 46 kali. Ada dua cara berbeda untuk memperkirakan probabilitas bahwa lemparan berikutnya akan muncul kepala. Probabilitas teoritis adalah 50 persen. Probabilitas ini tetap konstan dari flip ke flip. Probabilitas empiris, di sisi lain, adalah 54%. Koin telah naik sebanyak 54% sejauh ini; hanya berdasarkan data ini, orang mungkin berharap bahwa itu sedikit lebih mungkin untuk muncul lagi. Probabilitas empiris berubah dengan kedatangan data baru. Jika setelah 200 kali pelemparan mata uang logam keluar sebanyak 104 kali, peluang empiris munculnya mata uang berikutnya adalah 52%.
Probabilitas empiris menjadi lebih dapat dipercaya semakin banyak data yang ada. Jika model untuk menghasilkan probabilitas teoretis baik—dalam contoh di atas, jika koinnya adil—probabilitas teoretis dan empiris akan bertemu seiring dengan bertambahnya ukuran sampel. Setelah satu juta koin membalik, seorang pengamat harus mengharapkan probabilitas empiris menjadi sangat dekat dengan probabilitas yang diprediksi, 50%.
Semakin banyak dua jenis probabilitas berbeda, semakin pengamat mungkin mempertimbangkan untuk mengubah parameter modelnya untuk probabilitas teoretis. Dalam kekeliruan penjudi klasik, di mana koin muncul 99 kali, buku teks matematika dasar akan mengatakan bahwa koin berikutnya masih memiliki peluang 50% untuk menjadi ekor. Jawaban ini didasarkan pada asumsi bahwa koin itu adil: bahwa ia memiliki berat dan hambatan udara yang merata, bahwa ia dilemparkan secara efektif dan acak, dan seterusnya. Perkiraan probabilitas mungkin memberi tahu penjudi dalam situasi ini bahwa koin itu tidak adil. Penyimpangan ekstrim dari probabilitas teoritis menunjukkan bahwa mungkin ada sesuatu yang salah dengan salah satu asumsi yang digunakan untuk menghitungnya.
Probabilitas empiris tidak selalu harus menjadi dua kali lipat dari probabilitas teoritis. Ini mungkin digunakan untuk menghitung probabilitas suatu peristiwa yang hanya sedikit diketahui. Misalnya, jika seseorang membalik benda dua sisi yang kedua sisinya memiliki sifat yang berbeda, dia mungkin lebih mengandalkan elemen empiris dari probabilitasnya mendarat di sisi tertentu. Sekali lagi, semakin banyak data yang dia miliki, semakin tinggi kualitas perhitungan empirisnya.
Orang-orang di bidang ekonomi dan keuangan mungkin menggunakan probabilitas empiris untuk membantu menginformasikan keputusan mereka. Seorang ekonom, setelah membuat model teoritis pasar, harus ingin memeriksa perhitungannya terhadap perhitungan empiris dari probabilitas yang terlibat. Dia mungkin sangat bergantung pada probabilitas empiris untuk mengisi koefisien dalam modelnya sehingga dia mungkin tidak memiliki cara lain untuk menghitung. Dalam prakteknya, model ekonomi yang berguna hampir selalu menggabungkan unsur-unsur probabilitas teoritis dan empiris.