“恐怖谷”理论（The uncanny valley）是一个关于人类对机器人感觉的假设，用在机器人、三维动画、心理学等领域。该理论认为，当机器人的相似度逐渐接近人类，但未达到足够逼真时，会引起人类的反感和排斥，这些机器人怪异、恐怖、行尸走肉一般。
如上图，随着机器人与人类在外表﹑动作上相似度的增加，人类对其好感度也逐渐增加。到达某特定程度后，人类反应会骤降为极度反感，哪怕是机器人与人类的一点点差别，都会显得非常刺目，此时机器人僵硬恐怖，让人有面对僵尸的感觉。可是当机器人的相似度继续增加，穿越“恐怖谷”后，人类对它的情感反应又会重新变回正面。
“恐怖谷”现象可以这样来解释，如果机器人充分地“不够拟人”，那它的类人特征就会非常容易辨认。但是如果它“非常拟人”，那它的非类人特征就会抢眼，在人类观察者眼中产生古怪的感觉。另外，一些类人机器人跟病患或尸体有视觉上的畸形相似，会引起观察者的惊慌和情绪剧变。这种对机器人的反应会比对尸体的反应更为糟糕，因为人们清楚自己对尸体产生厌恶感觉的原因，但却不了解自己为何对机器人产生了这种厌恶。
为了避免“恐怖谷”的出现，在机器人设计中可遵循下面几项原则：
- 机器人设计在图示曲线的两端，或者突出其物性，或者追求极度逼真性，从而避开“恐怖谷”；
- 机器人的各项设计元素的逼真程度应该一致，若机器人在外观上与人类似，其动作行为也要同等程度拟人；
- 通过外表、行为、能力三方面的统一，来消除矛盾和不确定性；
- 机器人的面部器官比例类人时，其皮肤材质也应达到相应的逼真度。