A Borel-Cantelli lemma a valószínűségszámításban egy végtelen eseménysorozatra vonatkozó eredmény. A lemmát gyakran használják határtételek bizonyítására. A lemmát általában két állításra osztják, ezeket az első és a második Borel-Cantelli lemmának nevezik.
Legyen adott egy valószínűségi tér és egy eseménysorozat . Jelöli
.Aztán ha a sorozat konvergál, akkor .
Ha minden esemény együttesen független , és a sorozatok eltérnek, akkor .
Az első Borel-Cantelli lemmában nem szükséges az események függetlensége.