計算機(jī)科學(xué)，研究計算機(jī)及其周圍各種現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)，亦即研究計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序系統(tǒng)（即軟件）、人工智能以及計算本身的性質(zhì)和問題的學(xué)科。計算機(jī)科學(xué)是一門包含各種各樣與計算和信息處理相關(guān)主題的系統(tǒng)學(xué)科，從抽象的算法分析、形式化語法等等，到更具體的主題如編程語言、程序設(shè)計、軟件和硬件等。計算機(jī)科學(xué)分為理論計算機(jī)科學(xué)和實驗計算機(jī)科學(xué)兩個部分。后者常稱為“計算機(jī)科學(xué)”而不冠以“實驗”二字。前者有其他名稱，如計算理論、計算機(jī)理論、計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)、計算機(jī)科學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等。數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中一般指理論計算機(jī)科學(xué)。

計算機(jī)科學(xué)（英語：computer science，有時縮寫為CS）是系統(tǒng)性研究信息與計算的理論基礎(chǔ)以及它們在計算機(jī)系統(tǒng)中如何實現(xiàn)與應(yīng)用的實用技術(shù)的學(xué)科。它通常被形容為對那些創(chuàng)造、描述以及轉(zhuǎn)換信息的算法處 理的系統(tǒng)研究。計算機(jī)科學(xué)包含很多分支領(lǐng)域；有些強(qiáng)調(diào)特定結(jié)果的計算，比如計算機(jī)圖形學(xué)；而有些是探討計算問題的性質(zhì)，比如計算復(fù)雜性理論；還有一些領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谠鯓訉崿F(xiàn)計算，比如編程語言理論是研究描述計算的方法，而程序設(shè)計是應(yīng)用特定的編程語言解決特定的計算問題，人機(jī)交互則是專注于怎樣使計算機(jī)和計算變得有用、好用，以及隨時隨地為人所用。有時公眾會誤以為計算機(jī)科學(xué)就是解決計算機(jī)問題的事業(yè)（比如信息技術(shù)），或者只是與使用計算機(jī)的經(jīng)驗有關(guān)，如玩游戲、上網(wǎng)或者文字處理。其實計算機(jī)科學(xué)所關(guān)注的，不僅僅是去理解實現(xiàn)類似游戲、瀏覽器這些軟件的程序的性質(zhì)，更要通過現(xiàn)有的知識創(chuàng)造新的程序或者改進(jìn)已有的程序。

計算機(jī)科學(xué)的大部分研究是基于“馮·諾依曼計算機(jī)”和“圖靈機(jī)”的，它們是絕大多數(shù)實際機(jī)器的計算模型。作為此模型的開山鼻祖，邱奇-圖靈論題（Church-Turing Thesis）表明，盡管在計算的時間，空間效率上可能有所差異，現(xiàn)有的各種計算設(shè)備在計算的能力上是等同的。盡管這個理論通常被認(rèn)為是計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，可是科學(xué)家也研究其它種類的機(jī)器，如在實際層面上的并行計算機(jī)和在理論層面上概率計算機(jī)、oracle 計算機(jī)和量子計算機(jī)。在這個意義上來講，計算機(jī)只是一種計算的工具：著名的計算機(jī)科學(xué)家 Dijkstra 有一句名言“計算機(jī)科學(xué)之關(guān)注于計算機(jī)并不甚于天文學(xué)之關(guān)注于望遠(yuǎn)鏡。”。

作為一個學(xué)科，計算機(jī)科學(xué)涵蓋了從算法的理論研究和計算的極限，到如何通過硬件和軟件實現(xiàn)計算系統(tǒng)。CSAB（以前被叫做Computing Sciences Accreditation Board），由Association for Computing Machinery（ACM）和IEEE Computer Society（IEEE-CS）的代表組成，確立了計算機(jī)科學(xué)學(xué)科的4個主要領(lǐng)域：計算理論，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編程方法與編程語言，以及計算機(jī)元素與架構(gòu)。CSAB還確立了其它一些重要領(lǐng)域，如軟件工程，人工智能，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并行計算，分布式計算，人機(jī)交互，機(jī)器翻譯，計算機(jī)圖形學(xué)，操作系統(tǒng)，以及數(shù)值和符號計算。

按照Peter J. Denning的說法，計算機(jī)科學(xué)的最根本問題是“什么能夠被有效地自動化？”計算理論的研究就是專注于回答這個根本問題，關(guān)于什么能夠被計算，去實施這些計算又需要用到多少資源。為了試圖回答第一個問題，遞歸論檢驗在多種理論計算模型中哪個計算問題是可解的。而計算復(fù)雜性理論則被用于回答第二個問題，研究解決一個不同目的的計算問題的時間與空間消耗。

信息論與信息量化相關(guān)，由Claude E. Shannon創(chuàng)建，用于尋找信號處理操作的根本極限，比如壓縮數(shù)據(jù)和可靠的數(shù)據(jù)存儲與通訊。編碼理論是對編碼以及它們適用的特定應(yīng)用性質(zhì)的研究。編碼（code）被用于數(shù)據(jù)壓縮，密碼學(xué)，前向糾錯，也被用于網(wǎng)絡(luò)編碼。研究編碼的目的在于設(shè)計更高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方法。

算法指定義良好的計算過程，它取一個或一組值作為輸入，經(jīng)過一系列定義好的計算過程，得到一個或一組輸出。算法是計算機(jī)科學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域，也是許多其他計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。算法主要包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算幾何、圖論等。除此之外，算法還包括許多雜項，如模式匹配、部分?jǐn)?shù)論等。程序設(shè)計語言理論是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，主要處理程序設(shè)計語言的設(shè)計、實現(xiàn)、分析、描述和分類，以及它們的個體特性。它屬于計算機(jī)科學(xué)學(xué)科，既受影響于也影響著數(shù)學(xué)、軟件工程和語言學(xué)。它是公認(rèn)的計算機(jī)科學(xué)分支，同時也是活躍的研究領(lǐng)域，研究成果被發(fā)表在眾多學(xué)術(shù)期刊，計算機(jī)科學(xué)以及工程出版物。盡管計算機(jī)科學(xué)（computer science）的名字里包含計算機(jī)這幾個字，但實際上計算機(jī)科學(xué)相當(dāng)數(shù)量的領(lǐng)域都不涉及計算機(jī)本身的研究。因此，一些新的名字被提議出來。某些重點(diǎn)大學(xué)的院系傾向于術(shù)語計算科學(xué)（computing science），以精確強(qiáng)調(diào)兩者之間的不同。丹麥科學(xué)家Peter Naur建議使用術(shù)語"datalogy"，以反映這一事實，即科學(xué)學(xué)科是圍繞著數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理，