En probabilistisk automat er en enhed eller et system, hvor overgangen fra en tilstand til en anden sker afhængigt af tilfældige inputsignaler eller afhængigt af sekvensen af tidligere tilstande.
Den probabilistiske automat bruges hovedsageligt i læreprocessen til at demonstrere mere kompleks adfærd, hvis reaktioner er svære at forudsige, for eksempel automatiske trafikkontrolsystemer i krydset mellem to gader.