Los juegos estocásticos cooperativos son una rama de la teoría de juegos que estudia los sistemas controlados por conflictos con transiciones no deterministas de estado a estado en los que es posible la cooperación de los jugadores. Los juegos estocásticos son juegos dinámicos en los que la transición de un estado (juego simultáneo) a otro ocurre con cierta probabilidad dependiendo de las estrategias elegidas por los jugadores en ese estado. Bajo los pagos de los jugadores en los juegos estocásticos, es habitual comprender la expectativa matemática de sus pagos. Los juegos estocásticos fueron considerados por primera vez por L. Shapley en 1953. Estudió juegos estocásticos antagónicos de dos personas y demostró la existencia de una situación de equilibrio en estrategias estacionarias en esta clase de juegos.
Si permitimos la posibilidad de cooperación entre jugadores, entonces surgen varios problemas que son característicos de los juegos cooperativos en general. El primero de ellos es la definición de la función característica y la verificación de su superaditividad . El segundo es encontrar, en cierto sentido, la división óptima del pago total máximo de los jugadores. El tercero es mantener la cooperación o verificar el acuerdo cooperativo elegido por los jugadores para la estabilidad dinámica.
En la teoría de los juegos estocásticos cooperativos, se supone que los jugadores acuerdan antes del comienzo del juego la elección conjunta de una situación en la que se alcanza la expectativa matemática máxima del pago total de los jugadores (acuerdo cooperativo). Después de eso, pueden elegir uno de los principios clásicos de optimización cooperativa como una división del pago resultante. Un juego estocástico es dinámico, lo que significa que, en el transcurso del juego, los jugadores se encuentran en subjuegos (juegos estocásticos que comienzan en algún estado) y es posible que sus pagos restantes no coincidan con el principio de optimización cooperativa que eligieron conjuntamente al comienzo del juego. Esto supondrá la inestabilidad dinámica del acuerdo cooperativo. Es posible regularizar los pagos a los jugadores en cada paso del juego para lograr la estabilidad dinámica del acuerdo cooperativo.