דילמת האסיר היא פרדוקס מרכזי בתורת המשחקים, שנחשף לראשונה ב-1950 על ידי מריל פלאד ומלווין דרשר בתאגיד ראנד האמריקאי. היא מתארת מצב שבו שני אסירים הנחקרים בנפרד חייבים להחליט אם לשתף פעולה או להסגיר את חברם, כשהבגידה תמיד משתלמת יותר לנפרט מנקודת מבטו הרציונלית. עם זאת, שיקול זה מוביל לתוצאה שיתופית לא יעילה (יעילה פארטו): שניהם מקבלים חמש שנים, בעוד שאם היו שותקים שניהם, הם היו יוצאים עם שנה בלבד. תופעה זו משקפת מצבים יומיומיים והיסטוריים כגון מרוץ חימוש (למשל במלחמה הקרה) או בעיות של "טרמפיסטים" בתחבורה ציבורית. הפתרון מגיע בדרך כלל בגרסה האיטרטיבית של הדילמה, שבה חזרתיות המאפשרת למשתתפים לסמוך ולשתף פעולה; כך הוכיח חוקר רוברט אקסלרוד שטכניקת "הפעם אחת שפעם" (Tit-for-Tat) מצליחה לקדם שיתוף פעולה לאורך זמן.