En matemàtiques i en física, la teoria del caos tracta el comportament de determinats sistemes dinàmics no lineals que, sota certes condicions, presenten un fenomen conegut com a caos, que es caracteritza especialment per la sensibilitat a les condicions inicials, és a dir, que un petit canvi en les condicions inicials del sistema dona lloc a una evolució posterior molt diferent. Com a resultat d'aquesta sensibilitat, el comportament del sistema té una aparença aleatòria, malgrat que el sistema és totalment determinista. Trobem exemples d'aquests sistemes en models atmosfèrics, el sistema solar, models econòmics i models de creixement de població. La teoria del caos forma part del camp més genèric dels sistemes dinàmics no lineals.[1][2]
Cal remarcar que, contràriament al significat habitual del terme caos, els sistemes caòtics no presenten gens d'aleatorietat, malgrat que el seu comportament ho sembli. En altres paraules, donades unes condicions inicials determinades, es pot calcular amb el grau de precisió que es vulgui l'estat del sistema en qualsevol instant de temps posterior. La caoticitat prové del fet que, si es canvien lleugerament aquestes condicions inicials, el resultat no canviarà lleugerament (com passaria en un sistema lineal), sinó que pot ser radicalment diferent.[3]