Een zwarte doos, in de wetenschap en techniek, is een doos waarvan men niet weet hoe hij van binnen werkt.
Het is een apparaat, systeem of voorwerp met input en output. Er is geen kennis van de interne werking ervan. De manier waarop het werkt is "ondoorzichtig" (zwart). Bijna alles kan een zwarte doos worden genoemd: een transistor, een algoritme, of het menselijk brein.
Ashby legt uit dat de term ontstond toen een beslissing moest worden genomen over het openen van een technische doos. De vraag was of de kist voor reparatie moest worden teruggestuurd, of dat hij gewoon moest worden gesloopt. Kon dit worden besloten zonder de doos te openen? Er kunnen vele redenen zijn waarom een complex systeem niet in het veld kan worden gerepareerd, en zelfs het openen van sommige systemen is al een hele opgave. De vraag komt ook aan de orde bij operaties op patiënten met hersenletsel. Hoe meer er kan worden ontdekt vóór de operatie, hoe beter. p86
Het tegenovergestelde van een zwarte doos is een systeem waarvan de inwendige componenten of de logica zichtbaar zijn. Het wordt ook wel een doorzichtige doos, een glazen doos of een witte doos genoemd.

