數學期望值，通常簡稱爲“期望”，是概率論和統計學中的一箇重要概念，用於衡量隨機變量平均取值的大小。
在離散型隨機變量的情境下，數學期望值可以理解爲隨機變量可能取的每個值與其對應概率的乘積之和，即每個可能的結果乘以它的概率，然後將這些乘積相加。例如，如果一箇隨機試驗有幾種可能的結果，每種結果都有一箇概率和相應的數值，那麼數學期望就是這些結果值與其概率乘積的總和。
數學期望也被稱爲隨機變量的均值，它描述了隨機變量的“平均輸出”或“中心趨勢”。重要的是要理解數學期望並不一定等同於常識中的“期望”，即它不一定是隨機變量可以取的任何特定值。此外，數學期望也不一定包含在變量的所有可能取值中，而且不一定等於其值域的平均值。
在大數定律的框架下，隨着重複試驗次數的增加，隨機變量的算術平均值趨向於其數學期望值。