Lý thuyết trò chơi là một nhánh của
Toán học ứng dụng. Ngành này nghiên cứu các tình huống chiến thuật trong đó các đối thủ lựa chọn các hành động khác nhau để cố gắng làm tối đa kết quả nhận được. Ban đầu được phát triển như là một công cụ để nghiên cứu hành vi
kinh tế học, ngày nay Lý thuyết trò chơi được sử dụng trong nhiều ngành khoa học, từ
Sinh học tới
Triết học. Lý thuyết trò chơi đã có sự phát triển lớn từ khi
John von Neumann là người đầu tiên hình thức hóa nó trong thời kỳ trước và trong
Chiến tranh Lạnh, chủ yếu do áp dụng của nó trong
chiến lược quân sự, nổi tiếng nhất là khái niệm
đảm bảo phá hủy lẫn nhau (mutual assured destruction). Bắt đầu từ những năm 1970, Lý thuyết trò chơi bắt đầu được áp dụng cho nghiên cứu về hành vi động vật, trong đó có sự phát triển của các loài qua
chọn lọc tự nhiên. Do các trò chơi hay như
Song đề tù nhân (prisoner's dilemma), trong đó lợi ích cá nhân làm hại cho tất cả mọi người, Lý thuyết trò chơi đã bắt đầu được dùng trong
Chính trị học,
Đạo đức học và triết học. Cuối cùng, Lý thuyết trò chơi gần đây đã thu hút được sự chú ý của các
nhà Khoa học máy tính do ứng dụng của nó trong
Trí tuệ nhân tạo và
Điều khiển học.Bên cạnh các mối quan tâm có tính chất hàm lâm, lý thuyết trò chơi đã nhận được sự chú ý trong văn hóa đại chúng.
John Nash, một nhà lý thuyết trò chơi, người đã nhận được
giải thưởng Nobel, đã là chủ đề trong cuốn hồi ký năm 1998 của tác giả
Sylvia Nasar và trong bộ phim
Một tâm hồn đẹp (A Beautiful Mind) năm 2001. Một số
trò chơi truyền hình (game show) đã sử dụng các tính huống của lý thuyết trò chơi, trong đó có
Friend or Foe? và
Survivor.Tuy tương tự với
Lý thuyết quyết định, nhưng Lý thuyết trò chơi nghiên cứu các quyết định được đưa ra trong một môi trường trong đó các đối thủ tương tác với nhau. Nói cách khác, Lý thuyết trò chơi nghiên cứu cách lựa chọn hành vi tối ưu khi chi phí và lợi ích của mỗi lựa chọn là không cố định mà phụ thuộc vào lựa chọn của các cá nhân khác.