Lý thuyết tính toán là môn học nghiên cứu bản chất và giới hạn của khả năng tính toán thông qua các mô hình trừu tượng như máy Turing, ôtômat và ngôn ngữ hình thức. Đây là nền tảng quan trọng để hiểu cách thức hoạt động của hệ thống máy tính, phân loại độ phức tạp bài toán và xác định tính khả thi của giải pháp.