En tæthedsfunktion er i sandsynlighedsregning en funktion, der for en sandsynlighedsfordeling på den reelle akse bestemmer det lokale forhold mellem "sandsynlighedsmasse" og intervallængde: Sandsynligheden for, at en stokastisk variabel med den givne fordeling falder i et lille interval, er approksimativt lig med længden af intervallet ganget med tæthedsfunktionens værdi i et punkt af intervallet. Heraf følger, at den tilsvarende sandsynlighed for et vilkårligt interval kan udregnes som integralet af tæthedsfunktionen over dette interval. Se også fordelingsfunktion.