以計算最優控制的具體形式的方法。極大值原理和動態規劃從理論方面建立瞭最優控制所應遵循的方程和條件，而最優控制演算法則是從計算方面提供用來確定最優控制形式的具體方法和步驟。總體上，最優控制演算法可分為間接和直接法兩大類。如果給定的一類控制問題可由最優控制理論導出用以決定最優控制的條件和方程，再用有關的計算方法求出其解，這類方法稱為間接法。對難以定出有關最優控制的條件和方程的一類問題，須用數值方法直接搜索其近似解，這類方法稱為直接法。
<典型的最優控制算法有：求解由極大值原理導出的兩點邊值問題的各種算法，動態規劃中貝爾曼方程的數值求解算法，求解線性二次型最優控制問題的黎卡提方程的算法，處理控制或狀態受約束問題的罰函數法，在控制策略的函數空間中利用搜索尋優或梯度尋優技術求解非線性系統最優控制問題的算法等。評價最優控制算法的兩個基本指標是算法的收斂性和算法的計算復雜性。