狀態機（State Machine）是一種描述系統狀態變化的數學模型，主要用於表示有限個狀態以及這些狀態之間的轉移和動作。
狀態機由狀態寄存器和組合邏輯電路構成，能夠根據控制信號按照預先設定的狀態進行狀態轉移，是協調相關信號動作、完成特定操作的控制中心。在狀態機中，狀態（State）表示系統的離散化條件，如開或關；事件（Event）或轉移條件（Transition Condition）觸發狀態變化的條件；動作（Action）則是在特定狀態下執行的操作。狀態機被廣泛應用於電子工程、計算機科學、語言學等多箇領域，用於建模、系統設計、網絡協議等。
狀態機分爲摩爾(Moore)型狀態機和米莉(Mealy)型狀態機，根據電路的輸出是否與輸入有關，還可以進一步細分爲Mealy狀態機和Moore狀態機。