Esistono alcune delicate questioni riguardo l'esistenza e il significato del limite presente nella definizione di probabilità empirica.

• La definizione di probabilità così definita non è una proprietà solo dell'esperimento, ma è anche funzione del particolare gruppo su cui viene calcolata. Ad esempio la probabilità di sopravvivenza ad una certa età, calcolata su diversi campioni di popolazione a cui una stessa persona appartiene (maschi, femmine, fumatori, non fumatori, deltaplanisti, ecc.), risulta diversa.

• La probabilità empirica si può rigorosamente applicare soltanto agli esperimenti ripetibili, per i quali il limite per m tende all'infinito ha significato. Si deduce quindi che molte situazioni della vita quotidiana, non sono soggette all'uso di questa definizione di probabilità: rappresentano esempi di questo tipo il risultato di una partita di calcio, quello di una roulette russa o il tempo atmosferico di domani.

Inoltre, per venire incontro ad una necessità di "operatività", alcuni sono concordi nel definire la probabilità come il valore della frequenza relativa di successo su un numero di prove non necessariamente tendente all'infinito, ma giudicato sufficientemente grande.