Lineaarinen matriisiepäyhtälö on muodon epäyhtälö:
jossa , on tuntematon muuttuja, , annetaan todellisia symmetrisiä matriiseja. Epäyhtälö tarkoittaa, että epäyhtälön vasemmalla puolella oleva matriisi on positiivinen definiitti eli mille tahansa nollasta poikkeavalle .
Niitä käytetään ohjausteorian , järjestelmän tunnistamisen ja signaalinkäsittelyn ongelmissa .