在数学中，随机矩阵（stochastic matrix）是用来描述一个马尔可夫链的转变的矩阵，亦称为概率矩阵（probability matrix）、转移矩阵（transition matrix）、替代矩阵（substitution matrix）或马尔可夫矩阵（Markov matrix）。它的每一项都是一个表示概率的非负实数。它适用于概率论、统计学和线性代数，也在计算机科学和群体遗传学中使用。有几种不同的定义和类型随机矩阵：同理，可以定义随机向量（也称为概率向量）为元素为非负实数且和为1的向量。