Cet ouvrage a pour origine le cours de processus aléatoires de la maîtrise de mathématiques de l'Université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI) que les auteurs ont dispensé pendant plusieurs années. L'objectif est d'initier le lecteur à la théorie des martingales et des chaînes de Markov par la pratique d'exercices. Chaque chapitre commence par un exposé concis mais complet des principaux résultats, avec l'essentiel des démonstrations. Tous les exercices et les problèmes (une centaine au total) sont corrigés de façon détaillée. Les problèmes apportent des compléments permettant au lecteur d'approfondir ses connaissances et d'aborder d'autres développements et applications. Tout en ouvrant une porte vers les troisièmes cycles spécialisés, cet ouvrage est principalement destiné aux étudiants de deuxième cycle et aux candidats de l'agrégation.