죄수의 딜레마(Prisoner’s Dilemma)란 합리적인 선택이 오히려 불리한 결과로 이어진다는 모순 이론. 두 범죄자가 협력해 범죄 사실을 숨기면 형량이 함께 낮아질 텐데, 둘 다 상대방의 죄를 밝힘으로써 무거운 형량을 선고받는 것이다. 죄수의 딜레마는 두 당사자 간 이익이 상반되는 상황에서는 언제든 나타날 수 있는 현상이다. 공범 A와 B가 잡혔다. 경찰 처지에서는 심증은 있으나 확실한 물증이 없는 상태. 경찰은 이들로부터 자백을 받아내야만 한다. 공범 용의자가 격리돼 심문을 받는다. 어느 한 명이 죄를 자백하면 즉시 풀려나고, 자백하지 않는 나머지 한 명은 10년형을 살아야 한다. 둘 다 죄를 자백하면 정상 참작해 5년형을 받는다. 둘 다 자백하지 않으면 증거 불충분으로 모두 6개월만 복역한다. 이 경우 가장 좋은 선택은 두 사람 모두 48시간 동안 침묵하는 것이다. 그런데 실제로는 그렇게 되지 않는다. 둘 다 자백을 선택하고 각각 5년씩 복역하게 된다. 배신(자백)이 최대 이익이라는 합리적인 선택을 했는데도 결과는 불리해진 것이다.
죄수의 딜레마는 1950년대 미국 싱크탱크 랜드연구소의 메릴 플러드와 멜빈 드레서가 만들었다.