نظریهٔ محاسبات یا تئوری محاسبات (Theory of computation) زمینهٔ وسیعی است که امکان و کارآیی حل مسائل گوناگون به وسیلهٔ مدل‌های محاسباتی، با استفاده از الگوریتم‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهد.

این نظریه را به دو شاخهٔ عمده به‌صورت زیر تقسیم می‌کنند:

  • نظریهٔ محاسبه‌پذیری یا قابلیت محاسبه
  • نظریهٔ پیچیدگی

هر دو شاخهٔ فوق با مدل‌های صوری محاسبات سر وکار دارد.