Kotak hitam, dalam sains dan teknik, adalah kotak yang bagian dalamnya tidak diketahui cara kerjanya.

Ini adalah perangkat, sistem atau objek dengan input dan output. Tidak ada pengetahuan tentang cara kerja internalnya. Cara kerjanya adalah "opaque" (hitam). Hampir semua hal dapat disebut sebagai kotak hitam: transistor, algoritma, atau otak manusia.

Ashby menjelaskan bahwa istilah ini muncul ketika harus membuat keputusan tentang membuka kotak teknik. Pertanyaannya adalah apakah harus mengembalikan kotak itu untuk diperbaiki, atau hanya membuangnya. Dapatkah hal ini diputuskan tanpa membuka kotak itu? Ada banyak alasan mengapa sistem yang kompleks tidak dapat diperbaiki di lapangan, dan bahkan membuka beberapa sistem merupakan masalah besar. Pertanyaan ini juga muncul dalam pembedahan pada pasien kerusakan otak. Semakin banyak yang dapat ditemukan sebelum operasi, semakin baik. p86

Kebalikan dari kotak hitam adalah sistem di mana komponen bagian dalam atau logika dapat dilihat. Kadang-kadang dikenal sebagai kotak bening, kotak kaca, atau kotak putih.