若总体内包含多种类别，各种类别都有其理论概率，那么从多项总体中，抽样可得到多项式分布。

设为类，各类的概率分别为，这些概率的总和为。

设从多项总体随机抽取个个体，将这些个体分类，对应的各类个体的个体数分别为，各类个体的次数总和为。

在总体特征已知的情况下，可推测抽样结果出现的概率为：

例如，某遗传群体中有可明显区分的高秆、中秆和矮秆3种类型，出现的概率分别为1/4，1/2和1/4。可将概率记为：

从此群体中随机抽样3个单株（），可计算抽样分布的概率如下表。

若多项式分布概率函数中，概率参数未知，在样本容量很大的情况下，可以通过求算函数的极大值（极大似然法），求算概率的估计值。

对函数，求极大值，可以得到估计值公式为：

若由某个参数决定，可以用极大似然法，求算参数估计值。

以回交群体重组率估计为例说明。试验中，得到回交群体AABB，AABb，AaBB，AaBb，它们的个体数分别为和。根据遗传学知识，这四个基因型的理论概率分别为：和。这些概率都是重组率的函数。由此，可得概率函数为：

对此函数求算极大值，可以求得重组率估计公式为：

式中。