Borel-Cantelli-lemmat i sannolikhetsteorin är ett resultat som rör en oändlig händelseförlopp. Lemma används ofta för att bevisa gränssatser. Lemmat delas vanligtvis upp i två påståenden, som kallas det första och andra Borel-Cantelli-lemman.
Låt ett sannolikhetsutrymme och ett händelseförlopp ges . Beteckna
.Sedan om serien konvergerar, då .
Om alla händelser är gemensamt oberoende och serien divergerar, då .
I det första Borel-Cantelli-lemmat krävs inte att händelserna är oberoende.