Thuật toán cực đại hóa kỳ vọng (tiếng Anh hay được gọi là EM viết tắt của Expectation-Maximization) là một kỹ thuật được dùng rộng rãi trong thống kê và học máy để giải bài toán tìm hợp lý cực đại hoặc hậu nghiệm cực đại (MAP) của một mô hình xác suất có các biến ẩn. EM sở dĩ được gọi vậy một phần do thuật toán này bao gồm việc thực hiện liên tiếp tại mỗi vòng lặp 2 quá trình (E): tính kỳ vọng của hàm hợp lý của giá trị các ẩn biến dựa theo ước lượng đang có về các tham số của mô hình và (M): ước lượng tham số của mô hình để cực đại hóa giá trị của hàm tính được ở (E). Các giá trị tìm được ở (E) và (M) tại mỗi vòng lặp sẽ được dùng cho việc tính toán ở vòng lặp kế tiếp.