Cho hàm số hai biến f(x,y) xác định trên D. Hình chữ nhật, kí hiệu R được xác định trên mặt phẳng tọa độ như sau: R = {(x,y): a<=x<=b; c<=y<=d}. Khi đó tích phân hai lớp của f(x,y) trên miền hình chữ nhật được xác định bởi công thức sau: 

Thứ tự tích phân có thể thay đổi trong quá trình tính tích phân và không ảnh hưởng kết quả.

Xét bài toán sau: 

Ta có:

Công thức tích phân hai lớp của hàm số hai biến được sử dụng để tính giá trị trung bình. Cụ thể như sau:

Cho hàm số f(x,y) liên tục trên hình chữ nhật R nằm trong D. Khi đó, giá trị trung bình của f(x,y) trên R được xác định bởi công thức sau:

Xét bài toán sau: Tính giá trị trung bình của hàm số f(x,y) = 4 - 1/2 x -1/2 y trên hình chữ nhật R = {(x,y): 0<=x<=2; 0<=y<=2}.

Ta có, giá trị trung bình của f(x,y) được tính bởi công thức sau: