Na engenharia de controle, uma representação em espaço de estados é um modelo matemático de um sistema físico composto de um conjunto de variáveis de entrada, de saída e de estado relacionadas entre si por meio de equações diferenciais de primeira ordem. Para abstrair-se do número de entradas, saídas e estados, as variáveis são expressas em vetores e as equações diferenciais e algébricas são escritas na forma matricial (esta forma é possível somente quando o sistema dinâmico é linear e invariante no tempo). A representação em espaço de estados (também conhecida como "abordagem no domínio do tempo") fornece uma maneira prática e compacta para modelar e analisar sistemas com múltiplas entradas e saídas. Com p entradas e q saídas, teríamos, de outra forma, que escrever transformadas de Laplace para codificar todas as informações sobre um sistema. Diferentemente da abordagem no domínio da freqüência, o uso da representação no espaço de estados não se limita a sistemas com componentes lineares e com condições iniciais nulas. O "espaço de estados" refere-se ao espaço cujos eixos são as variáveis de estado. O estado do sistema pode ser representado como um vetor dentro desse espaço.