Một số vấn đề của y khoa, như đánh giá mức độ chính xác của một thủ thuật chẩn đoán, lí giải kết quả âm tính hay dương tính của kết quả xét nghiệm trên một bệnh nhân chuyên biệt, mô hình hoá tình huống của một bệnh nhân hay chọn lựa phương pháp điều trị thích hợp, có thể được phân tích bằng cách sử dụng lí thuyết xác suất. Việc sử dụng Lý thuyết xác suất trong điều tra và nghiên cứu y sinh học góp thêm phần nhìn nhận một cách đúng mực những yếu tố về sức khỏe thể chất và bệnh tật của con người, đồng thời xác lập những yếu tố rủi ro tiềm ẩn, những mối quan hệ nhân quả, đối sánh tương quan giữa những yếu tố của môi trường sinh thái lên sức khỏe thể chất và bệnh tật của hội đồng.

Ra quyết định trong y khoa: Trước khi một xét nghiệm đưa vào sử dụng, nhà sản xuất cùng với các khoa học gia phải xác định tính đúng của xét nghiệm đó và công bố độ nhạy cảm và độ chuyên biệt của xét nghiệm. Tuy nhiên đối với một bác sĩ lâm sàng, nhữn xác suất này không thực sự có nhiều ý nghĩa mà họ muốn biết.

1. Nếu một bệnh nhân của họ có kết quả xét nghiệm là dương tính thì xác suất người này mắc bệnh là bao nhiêu? Xác suất này được gọi là giá trị tiên đoán dương.
2. Nếu một bệnh nhân của họ có kết quả xét nghiệm là âm tính thì xác suất người này thực sự không mắc bệnh là bao nhiêu? Xác suất này được gọi là giá trị tiên đoán âm.

Một tình huống cụ thể mà trong đó người bác sĩ lâm sàng phải xác định giá trị tiên đoán dương có thể được minh hoạ trong ví dụ sau:

Một test elisa để chuẩn đoán HIV được biết có độ nhạy cảm  tiên đoán dương là 99% và độ chuyên biệ tiên đoán âm là 90%. Một phòng khám thai sử dụng test này để sàng lọc cho các phụ nữ đến khám tiền sản. Một phụ nữ được xét nghiệm với test elisa này và có kết quả dương tính. Tính xác suất người phụ nữ này thực sự bị nhiễm HIV (giả sử chúng ta biết tỉ lệ hiện nhiễm HIV ở phụ nữ mang thai là 1%).

Để tính được giá trị tiên đoán dương và giá trị tiên đoán âm, chúng ta cần phải sự dụng một vài thao tác tính toán. Có hai phương pháp sau:

1. Phương pháp dựa theo tỉ lệ
2. Phương pháp dựa theo xác suất toàn phần

Như vậy, chúng ta thấy rằng, xác suất được sử dụng rộng rãi trong y khoa trong việc đưa ra quyết định chuẩn đoán.