Trong lĩnh vực trí tuệ và trí tuệ nhân tạo, một tác nhân thông minh (intelligent agent hay IA, hoặc tác tử thông minh) là một tác nhân cảm nhận được môi trường xung quanh, thực hiện các hành động tự động để đạt được mục tiêu và có thể cải thiện hiệu suất của mình thông qua học máy hoặc thu nhận tri thức. Một tác nhân thông minh có thể đơn giản hoặc phức tạp: Một nhiệt kế hoặc một hệ thống điều khiển được coi là một ví dụ về tác nhân thông minh, cũng như một con người, hay bất kỳ hệ thống nào đáp ứng định nghĩa này, chẳng hạn như một công ty, một nhà nước, hoặc một sinh cảnh.
Các sách giáo khoa hàng đầu về AI định nghĩa "trí tuệ nhân tạo" là "nghiên cứu và thiết kế các tác nhân thông minh", định nghĩa này cho rằng hành vi có định hướng mục tiêu là cốt lõi của trí tuệ. Tác nhân có định hướng mục tiêu cũng được mô tả bằng một thuật ngữ mượn từ kinh tế học, là "tác nhân hợp lý" (rational agent). Một tác nhân có một "hàm mục tiêu" bao quát tất cả các mục tiêu của tác nhân thông minh. Tác nhân này được thiết kế để tạo ra và thực thi bất kỳ kế hoạch nào mà, khi hoàn thành, tối đa hóa giá trị kỳ vọng của hàm mục tiêu. Ví dụ, một tác nhân học tăng cường có một "hàm thưởng" (reward function) cho phép lập trình viên định hình hành vi mong muốn của tác nhân, và hành vi của một "thuật toán tiến hóa" (evolutionary algorithm) được định hình bởi một "hàm đánh giá" (fitness function). Tác nhân thông minh trong trí tuệ nhân tạo có liên quan chặt chẽ đến các tác nhân trong kinh tế học, và các phiên bản của mô hình tác nhân thông minh đang được nghiên cứu trong khoa học nhận thức, đạo đức, và triết học của lý trí thực tiễn, cũng như trong nhiều liên ngành nhận thức xã hội và mô phỏng máy tính xã hội. Tác nhân thông minh thường được mô tả dưới dạng hệ thống chức năng trừu tượng tương tự như một chương trình máy tính. Các mô tả trừu tượng về tác nhân thông minh được gọi là tác nhân thông minh trừu tượng (abstract intelligent agents - AIA) để phân biệt với các triển khai thực tế của chúng. Một tác nhân thông minh tự động (autonomous intelligent agent) được thiết kế để hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người. Tác nhân thông minh cũng liên quan chặt chẽ đến các tác tử phần mềm (chương trình máy tính tự động thực hiện các nhiệm vụ thay mặt người dùng).