Stokastinen optimointi on optimointialgoritmien luokka, joka käyttää satunnaisuutta optimin löytämisessä. Satunnaisuus voi ilmetä erilaisissa asioissa.
Stokastisia optimointialgoritmeja käytetään, jos tavoitefunktio on monimutkainen, moniäärimmäinen, ja siinä on epäjatkuvuuksia, kohinaa jne.