卡尼曼和特维尔斯基发现，不确定性下的推断系统地偏离于传统经济理论提出的理性类型。卡尼曼和特维尔斯基的早期工作基于这样的基本观点：总的来说，人们通常没有能力对环境做出经济学的和概率推断的总体严格分析。人们的推断往往靠的是某种顿悟或经验，所以经常导致系统性偏差。

一类基本偏差是人总是倾向于运用小数法则，认为小样本和大样本的经验均值具有相同的概率分布，其实这违反了概率理论中的大数原则。例如，在一个著名的实验中，参与人认为某一给定时间在大医院内诞生的婴儿有60%是男孩，则一家小医院内情况必定相同。通常，人们好像都认识不到随着样本规模的扩大，随机变量的样本均值的方差减小的有多快。

更准确地说，根据统计学的大数法则，独立观察某随机变量的一个大样本，其均值的概率分布集中体现这一随机变量的预期值，随着样本规模的变大，样本均值的方差趋近于0。

但是，按照人类心理的小数法则，人们确信随机变量期望值的分布也会反映在小样本的样本均值之中。这导致对短序列的独立观察值做了过度推论(overinference)。

小数法则的案例之一是，当投资者观察到一位投资经理在过去两年表现好于其他人，就总结说这位经理水平要高一些，而这一结论的统计含义太弱。另一个相关的例子称为“赌博者谬误”：许多人都经常预期一个随机赌局的第二轮会得到与第一轮相反的结果，而实际上，每一轮在统计上都是独立的。如果一项投硬币游戏前若干轮出现太多的“头像”，那么许多参与者确信下一轮便应该是“文字”了。

小数法则还与相似性(representativeness)相关，这种相似性是形成推断的重要因素。特维尔斯基和卡尼曼在一些精美的实验中表述了这种经验推断方程。参与人被要求以已知的描述为基础将人进行分类，如区分销售人员或议员等。对于一个给定群体中随机抽取的某个人，当给他的描述是“对政治感兴趣，乐于参与辩论，渴望出现在媒体上”时，许多参与人判断说是议员。即使这个群体中，销售员更具备这种特征。特维尔斯基和卡尼曼(1973)深入地考察了这种经验推断式的思考方式，在他们的实验中，一些参与者得到有关群体构成的确切信息。一类设计中群体由30%的工程师和70%的律师组成，另一类设计中群体构成比例相反。实验的结果是这种差异对参与者的推断不会产生真正的影响。

经验推断也会令人们相信两个事件的联合概率高于其中的事件之一发生的概率，这与概率理论的基本定理相悖。例如，某实验中的参与者就认为如果Bjorn Borg闯入温布尔登决赛，则相对于输掉第一盘的结果，他输掉第一盘而赢得冠军的结果更可能出现。

Shleifer(2000)的回顾行为金融理论的文章认为，小数法则和相似性推断可以解释金融市场中的某些反常现象。例如，对股价变动的过分敏感可能是投资者对短期利好信息的过度反应的结果。

概率推断中的另一种常见偏差是可利用性(availability)偏差，指人们通过不费力地回想出的例子来进行概率推断，结果导致赋予那些易见的、容易记起的信息以过大的比重。比如，人们总是在亲身获知某人在一座城市中被谋杀时，高估这座城市的犯罪率。认知心理学通常认为，与不熟悉的信息相比，熟悉的信息更容易被忆起，也更让人相信其真实性和相关性。熟悉和可得性于是成为真切和相关性的暗示。