Khoa học máy tính lý thuyết là một tập hợp con của khoa học máy tính và toán học tập trung vào nhiều chủ đề toán học hơn của điện toán và bao gồm lý thuyết của sự tính toán.Khó để mô tả lĩnh vực lý thuyết này. Dự án ACM SIGACT của ACM đã cung cấp một định nghĩa như sau:[1] "Khoa học máy tính lý thuyết bao quát một vùng lớn các chủ đề gồm thuật toán, cấu trúc dữ liệu, sự phức tạp điện toán, sự tính toán song song và được phân bổ, điện toán xác suất, điện toán lượng tử , lý thuyết máy tự động, lý thuyết thông tin, mật mã, ngữ nghĩa học chương trình và xác nhận chương trình, học máy, sinh học điện toán, kinh tế điện toán, hình học điện toán, lý thuyết số điện toán và số học. Những công trình nghiên cứu của lĩnh vực này được phan biệt bằng tầm quan trọng của nó đối với kỹ thuật toán học và sự khắt khe.