نظرية التشغيل الذاتي أو نظرية الآلات ذاتية التشغيل أو نظرية الآلات المجرّدة (الإنجليزية: Automata Theory) هي نظرية تهتم بتعريف ودراسة خواص الآلات الحاسوبية المجرّدة.[1][2][3] تاريخيّا دُرست قضايا هذه النظرية كتصوّر للحساب الإلكتروني قبل ظهور الحواسيب الحديثة لكنّها أثبتت قدرتها على تمثيل العديد من العمليات الحاسوبيّة في وقتنا الحالي، وتستخدم بكثرة كأداة للبرهان الرياضي الحاسوبي، لذلك فهي تعتبر من أهمّ ركائز علوم الحاسوب النظرية والأنظمة المنهجية.