יישומים מדעיים מעשיים במתמטיקה כסטטיסטיקה שמים דגש על תכונת אי-הצפיות של האקראיות, גם אם קיימת "סדירות" מועטה בתוצאות התרחשויות של אירועים אי-וודאיים. למשל אם מטילים שתי קוביות וסוכמים את תוצאתן ניתן לומר שהסכום 7 יופיע בתדירות כפולה מהסכום 4. גישה זו של התייחסות לרמת הוודאות של התוצאה, משתמשת במושגים כמו "סיכויים", הסתברות ואנטרופיה. כלומר האקראיות מהווה כלי מדידה של רמת אי הוודאות. במקרה זה מבחינים בין אקראיות ל"מיקריות", האחרונה אינה רלוונטית בהקשר זה.

בתחומי המתמטיקה, סטטיסטיקה ותורת ההסתברות מנסחים אקראיות באופן פורמלי. בסטטיסטיקה, משתנה מקרי הינו התאמת ערך נומרי לכל תוצאה אפשרית של מרחב ההסתברות. גישה זו פותחת את הדלת לכלים מן האנליזה המתמטית המאפשרים לחשב תוחלת או מדדים אחרים. תהליך סטוכסטי הוא תהליך שהתפתחותו תלויה ברצף של משתנים מקריים שתוצאתו אינה דטרמיניסטית - קרי קיימים מספר מצבים שונים אליהם יכולה המערכת להגיע. כמו כן אקראיות משמשת לעתים לציון תכונה סטטיסטית מוגדרת היטב; שיטת מונטה קרלו המסתמכת על קלט אקראי, היא טכניקה חשובה בתורת החישוביות המבטאת שימוש כזה לצורך פתרון בעיה מתמטית.