En probabilistisk automat är en anordning eller ett system där övergången från ett tillstånd till ett annat sker beroende på slumpmässiga insignaler eller beroende på sekvensen av tidigare tillstånd.
Den probabilistiska automaten används främst i inlärningsprocessen för att demonstrera mer komplext beteende, vars reaktioner är svåra att förutsäga, till exempel automatiska trafikledningssystem i korsningen mellan två gator.