mały|300x300px|Przybliżone trajektorie trzech identycznych ciał znajdujących się w wierzchołkach trójkąta różnobocznego i mających zerowe prędkości początkowe. Środek masy, zgodnie z zasadą zachowania pędu, pozostaje w tym samym miejscu. Problem trzech ciał – jedno z podstawowych zagadnień analizowanych w mechanice klasycznej, które polega na wyznaczeniu trajektorii trzech punktowych mas poruszających się pod wpływem wzajemnego przyciągania grawitacyjnego. Znając ich początkowe położenia i prędkości (lub pędy), oblicza się ich dalszy ruch za pomocą praw Newtona.
W przeciwieństwie do , problem trzech ciał nie posiada ogólnego rozwiązania w postaci analitycznej, tzn. nie istnieje jedno równanie, które pozwalałoby zawsze wyznaczyć trajektorie. Układ trzech ciał jest w większości przypadków chaotyczny, co oznacza, że nawet niewielkie różnice w początkowych warunkach prowadzą do zupełnie różnych wyników. W praktyce jedynym sposobem przewidzenia ich ruchu jest zastosowanie metod numerycznych.
Problem trzech ciał stanowi szczególny przypadek ogólniejszego problemu ciał.