Пусть
и
- случайные векторы произвольной конечной размерности (например, k и s) заданные на некотороми вероятностном пространстве

Функция
называется условным распределением случайной величины
при условии
, если
1. При каждом
условная вероятность 
2. При каждом
функция
является распределением
Замечательным является тот факт, что для любых случайных векторов условное распределение существует. Доказательство этого утверждения и более общие условия существования условного распределения можно найти, например, в книге Ширяева. Для условного распределения часто используют следующее обозначение:

Если условное распределение при каждом
имеет плотность относительно некоторой меры
, то эта плотность называется условной плотностью распределения случайной величины
при условии
и обозначается

Обозначив
распределение случайной величины
, используя свойства 8) и 9) условного математического ожидания получим, что для любых борелевских подмножеств


Наоборот, если функция
удовлетворяет соотношению

то она, очевидно, является условной плотностью.
Если распределение
имеет плотность
относительно меры
, то

Данное соотношение означает, что функция

является совместной плотностью вектора
относительно произведения мер 






