Dans cet ouvrage, on traite principalement de chaînes de Markov qui servent à modéliser les changements d'état aléatoires au cours du temps. Il y est aussi question de processus de renouvellement, de martingales et du mouvement brownien.
On propose des nombreux exemples, en biologie avec des modèles de reproduction de populations, en finance avec le cours d'un actif, ou encore en recherche opérationnelle avec des files d'attente et des modèles de fiabilité. Les principaux résultats théoriques sont démontrés à la fin des chapitres pour les plus exigeants. Dans sa deuxième édition, l'ouvrage comporte 121 exercices et leurs corrigés détaillés.
Cet ouvrage est à destination des étudiants et de licence en maths, en génie et en sciences naturelles, économiques ou de gestion, qui veulent approfondir la théorie des probabilités.