확률적 튜링 기계(Probabilistic Turing machine)는 비결정론적 튜링 기계의 하나로, 기계의 다음 상태가 확률적으로 정해지는 성질을 가진다.
확률적 튜링 기계는 일반적인 튜링 기계를 확장하여, '난수'라는 명령어를 추가한 것으로 구성할 수 있는데, 기계가 '난수' 명령어를 실행하면 테이프에는 0이나 1 중 하나가 균등한 확률로 적힌다. 또는 튜링 기계에 일반적인 테이프와 별도로 '난수 테이프'를 추가한 것으로도 구성할 수 있다.