ในความน่าจะเป็นและสถิติค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของตัวแปรสุ่มคือระยะห่างเฉลี่ยของตัวแปรสุ่มจากค่าเฉลี่ย
แสดงถึงวิธีการกระจายตัวแปรสุ่มใกล้ค่าเฉลี่ย ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเล็กน้อยบ่งชี้ว่าตัวแปรสุ่มมีการกระจายใกล้ค่าเฉลี่ย ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานขนาดใหญ่บ่งชี้ว่าตัวแปรสุ่มกระจายอยู่ไกลจากค่าเฉลี่ย
ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานคือรากที่สองของความแปรปรวนของตัวแปรสุ่ม X โดยมีค่าเฉลี่ยเป็นμ
จากนิยามของค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเราจะได้
สำหรับตัวแปรสุ่มแบบต่อเนื่องที่มีค่าเฉลี่ยμและฟังก์ชันความหนาแน่นของความน่าจะเป็น f (x):
หรือ
สำหรับตัวแปรสุ่มแบบไม่ต่อเนื่อง X ที่มีค่าเฉลี่ยμและฟังก์ชันมวลความน่าจะเป็น P (x):
หรือ