El Departament naix en 1970 amb la creació de la càtedra de Càlcul de Probabilitats i Estadística Matemàtica en la Facultat de Ciències, càtedra ocupada per D. Segundo Gutiérrez Cabria, qui va ser el primer Director. Posteriorment, amb la divisió de la Facultat, es va crear el Departament i va passar a adscriure's a la nova Facultat de Matemàtiques.

El Departament inclou als professors de l'àrea de coneixement d'Estadística i Investigació Operativa de la Universitat de València, els quals desenvolupen la seua investigació en molt diversos camps de Probabilitat, Estadística, Optimització i Investigació Operativa, participant en projectes, convenis i contractes amb empreses i institucions públiques.