Thuật toán là một quy trình từng bước đảm bảo tìm ra lời giải cho một vấn đề cụ thể nếu lời giải đó tồn tại. Nó có tính phương pháp, hữu hạn và được định nghĩa đủ rõ ràng để máy tính—hoặc một người cẩn thận—có thể tuân theo mà không cần ứng biến.

Trong tâm lý học nhận thức, thuật ngữ này được sử dụng để đối lập với các phương pháp phỏng đoán. Một thuật toán để giải một từ đảo chữ có thể là tạo ra mọi cách sắp xếp lại các chữ cái cho đến khi từ đó xuất hiện; phương pháp này đảm bảo nhưng chậm. Một phương pháp phỏng đoán có thể là thử các tiền tố và hậu tố phổ biến trước; nó nhanh hơn nhưng có thể thất bại. Mọi người hiếm khi sử dụng các thuật toán thuần túy cho các vấn đề hàng ngày vì không gian tìm kiếm thường quá lớn và thời gian có hạn.

Trong khoa học máy tính, thuật toán là cốt lõi của lập trình. Sắp xếp, tìm kiếm, định hướng đường đi và mã hóa đều dựa trên các quy trình được thiết kế cẩn thận, mà hiệu quả của chúng có thể được phân tích bằng toán học. Tinh thần bài bản tương tự cũng đã được áp dụng vào tâm lý học thông qua các mô hình tính toán về nhận thức, trí nhớ và ra quyết định.

Khi một quy trình được mô tả là thuật toán, điều đó có nghĩa là mọi bước đều được xác định rõ ràng và kết quả, nếu có đủ nguồn lực, sẽ được đảm bảo.