Beslutningsteori er en gren af anvendt sandsynlighedsregning. Den beskæftiger sig med at analysere beslutninger. I forbindelse med den enkelte beslutning tildeles der sandsynligheder (angivet i talværdier) til de faktorer, der har betydning for beslutningen. Desuden sættes der talværdier på de mulige resultater af beslutningen. Beslutningsteori anvendes især inden for økonomi og samfundsplanlægning, men også på andre områder, for eksempel inden for lægevidenskab, når det skal besluttes, hvilken behandling der er optimal for en patient.