ענף במתימטיקה (המיושם רבות ונחקר בכלכלה). העוסק בניתוח אינטרקציות בין משתתפים אשר מונחים מרצונות שונים. כדוגמה למצב מעין זה היא משחק כלשהו בו המשתתפים מקיימים עימות או שיתוף פעולה במצבי המשחק המשתנים וזאת כדי להיטיב את תוצאותיהם האישיות. תורת המשחקים עוסקת ביצירת מודלים מופשטים של המשחק והפיכתו לבעיה מתימטית גרידא, - פתרון הבעיה הינו צבר הדרכים העדיפות לכל משתתף במשחק כדי להגיע לתוצאה המיטבית.
הכלים המתימטיים שמעמידה תורת המשחקים לניתוח מצבי המשחק, מאפשרים לעיתים ניבוי של התנהגות המשתתפים. כך ישימה תורה זו בכלכלה ובתחומים רבים נוספים.