L'illusion des séries (en anglais clustering illusion) est la tendance à percevoir à tort des coïncidences dans des données au hasard. Cela est dû à la sous-estimation systématique par l'esprit humain de la variabilité des données. Thomas Gilovich a constaté que la plupart des gens pensent que la séquence suivante n'est pas aléatoire : OXXXOXXXOXXOOOXOOXXOO Or, cette séquence a plusieurs caractéristiques d'un échantillon aléatoire : il y a quasiment le même nombre de O et de X ; dans la séquence, il y a autant de cas (10) où le caractère est identique au précédent que de cas où le caractère est différent du précédent. Dans de telles séquences, l'esprit s'attend à trouver davantage de combinaisons différentes que ne le prévoit l'analyse statistique. La probabilité qu'un caractère tiré soit différent du précédent est évidemment de 0,5 alors que l'esprit humain s'attend à une probabilité plus forte, de l'ordre de 0,7 : si l'on tire deux fois de suite à pile ou face (P/F), on a autant de chances d'obtenir le même résultat deux fois (PP, FF) que deux résultats différents (PF, FP) ; mais il semble que nous trouvions les résultats différents plus « normaux ». De même, il semble anormal à la plupart des gens qu'une pièce tombe quatre fois sur face de suite lors d'une série de lancers. Pourtant dans une série de 20 lancers, il y a une chance sur deux d'obtenir quatre face de suite. L'erreur commise est dite erreur du parieur. Ce qui serait rare, inattendu et improbable avec le simple hasard serait de lancer une pièce vingt fois et que le résultat soit à chaque fois l'inverse du précédent. Dans une série de tels lancers, il est plus improbable que probable que des séries de lancers courtes de 2, 4, 6, 8, donneront un résultat que nous savons prévisible logiquement par les lois du hasard. Sur le long terme, des lancers de pièces donneront 50 % de face et 50 % de pile (en supposant un lancer correct et une pièce correcte). Mais sur un court terme, une large gamme de probabilités peuvent se réaliser, y compris certaines séries qui paraissent hautement improbables.