Nếu X {\displaystyle X} là một ma trận m × n {\displaystyle m\times n} , giá trị kỳ vọng của X {\displaystyle X} là một ma trận của các giá trị kỳ vọng:

E [ X ] = E [ x 1 , 1 x 1 , 2 ⋯ x 1 , n x 2 , 1 x 2 , 2 ⋯ x 2 , n ⋮ x m , 1 x m , 2 ⋯ x m , n ] = [ E ( x 1 , 1 ) E ( x 1 , 2 ) ⋯ E ( x 1 , n ) E ( x 2 , 1 ) E ( x 2 , 2 ) ⋯ E ( x 2 , n ) ⋮ E ( x m , 1 ) E ( x m , 2 ) ⋯ E ( x m , n ) ] {\displaystyle \mathrm {E} [X]=\mathrm {E} {\begin{bmatrix}x_{1,1}&x_{1,2}&\cdots &x_{1,n}\\x_{2,1}&x_{2,2}&\cdots &x_{2,n}\\\vdots \\x_{m,1}&x_{m,2}&\cdots &x_{m,n}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}\mathrm {E} (x_{1,1})&\mathrm {E} (x_{1,2})&\cdots &\mathrm {E} (x_{1,n})\\\mathrm {E} (x_{2,1})&\mathrm {E} (x_{2,2})&\cdots &\mathrm {E} (x_{2,n})\\\vdots \\\mathrm {E} (x_{m,1})&\mathrm {E} (x_{m,2})&\cdots &\mathrm {E} (x_{m,n})\end{bmatrix}}}

Tính chất này được dùng trong các ma trận hiệp phương sai (covariance matrix).