混沌理論（Chaos theory）是在數學和物理學中，研究非線性系統在一定條件下表現出的「混沌」現象的理論。其源由1963年美國氣象學家Edward Lorenz提出混沌理論（Chaos），非線性系統具有的多樣性和多尺度性。混沌理論解釋了決定系統可能產生隨機結果。
非線性是一個相當廣闊的領域，它包括以非線性方式變化的一切現象。和自組織理論一樣，它也是在演化之中探索系統的結構和狀態。但是，它恰恰是和自組織理論的研究方向背道而馳的另一種選擇，它把非合目的性的結果作為研究的焦點，它揭示的是系統在什麼情況下會產生不合目的性的結果，在非線性科學中把這種結果稱為渾沌。
混沌現象起因於物體不斷以某種規則複製前一階段的運動狀態，而產生無法預測的隨機效果。所謂「差之毫釐，失之千里」正是此一現象的最佳註解。具體而言，混沌現象發生於易變動的物體或系統，該物體在行動之初極為單純，但經過一定規則的連續變動之後，卻產生始料所未及的後果，也就是混沌狀態。但是此種混沌狀態不同於一般雜亂無章的的混亂狀況，此一混沌現象經過長期及完整分析之後，可以從中理出某種規則出來。混沌現象雖然最先用於解釋自然界，但是在人文及社會領域中因為事物之間相互牽引，混沌現象尤為多見。如股票市場的起伏、人生的平坦曲折、教育的複雜過程。
混沌理論具有四個核心概念：
A.初始條件十分微小，經過不斷變化及放大對其未來狀態會造成極巨大差別(此即蝴蝶效應)
B.不可預測性
C.遍歷性
D.自我相似性
這理論簡單的來說就是『系統看上去可能缺乏秩序，但是總有無法解釋的規則在支配它們，而簡單的事件能導致系統中產生更複雜的事件。』簡單的說，亂中有序正是如此的道理。