理論計算機科学（りろんけいさんきかがく、英語：theoretical computer science）または理論コンピュータ科学は、計算機を理論的に研究する学問で、計算機科学の一分野である。計算機を数理モデル化して数学的に研究することを特徴としている。「数学的」という言葉は広義には公理的に扱えるもの全てを指すので、理論計算機科学は広義の数学の一分野でもある。理論計算機科学では、現実のコンピュータを扱うことも多いが、チューリングマシンなどの計算モデルを扱うことも多い。 この分野のテーマの例を以下に挙げる（特に意図や理由のある選出ではない）。 * 計算理論：ある関数に対する計算の可能性や複雑性を追求する学問。 * ラムダ計算：計算機のモデルの一つであるラムダ計算を研究する学問。 * アルゴリズム論：ある関数に対する具体的な算法の考案、あるいは既存の算法の解析を行う学問。 * プログラム意味論: プログラムあるいはプログラミング言語の形式意味論
