Borel-Cantelli-lemma todennäköisyysteoriassa on tulos , joka koskee ääretöntä tapahtumasarjaa. Lemmaa käytetään usein todistamaan rajalauseita. Lemma on yleensä jaettu kahteen väitteeseen, joita kutsutaan ensimmäiseksi ja toiseksi Borel-Cantelli-lemmaksi.
Olkoon annettu todennäköisyysavaruus ja tapahtumasarja . Merkitse
.Sitten jos sarja lähentyy, niin .
Jos kaikki tapahtumat ovat yhdessä riippumattomia ja sarja eroaa, niin .
Ensimmäisessä Borel-Cantelli-lemassa ei vaadita tapahtumien riippumattomuutta.