תיאורית ההסתברות נחשבה המתקדמת והמתאימה ביותר להתמודד באי-וודאות (Cheeseman, 1985). תיאוריה זאת התפתחה על בסיס רעיונות הלוגיקה העמומה ואי-הוודאות. על פי תיאורית ההסתברות, אפשר להגדיר הסתברות של אירוע מסוים על ידי מציאת חלק מהמודלים הסיבתיים האפשריים שבהם אירוע נתון מופיע. במצב של חשיבה שבו קשרים בין אספקטים שונים של סיטואציה ידועים רק במונחים של הסתברות, ניתן להשתמש באופן כללי בידע אודות אירועים נצפים כדי להסיק לגבי ההסתברות של אירועים אחרים בלתי נצפים. האנטר (Hunter, 1980) מציין שהסתברויות לא מצליחות לבטא את המידע החשוב אודות כיוון ההשפעה הסיבתי, מידע שעשוי להיות מכריע במצבי חשיבה מסוימים.
בהאטנגר וקאנאל (Bhatnagar & Kanal, 1992) טוענים כי סוג כזה של חשיבה הסתברותית הוא הקרוב ביותר לחשיבה רציונלית-סיבתית. מי שחושב בדרך חשיבה כזאת, מגדיר בכל מצב נתון את תוצאותיו ההגיוניות.
מבלי להתעלם מכך שתורת ההסתברות עוסקת בהסקת מסקנות סיבתיות לגבי הסתברות הופעתם של אירועים הרי שהרעיון הבסיסי של ניתוח המבוסס על מספר מצומצם של נתונים דומה מאד לתפיסתו של צדך (Zadeh) בנוגע לניתוח נתונים על פי מודל הלוגיקה העמומה.