Układ regulacji ekstremalnej – układ regulacji, w którym regulacja przebiega tak aby wielkości regulowane przybrały wartości ekstremalne (maksymalne lub minimalne).
W układach takich steruje się obiektami, których charakterystyki statyczne (na wykresach typu wejście-wejście przedstawiane jako krzywe np. paraboliczne) posiadają maksima i minima.
Z pozoru sterowanie ekstremalne wydaje się prostym zadaniem (należy utrzymać wielkość wejściową na takim poziomie, dla którego wartość wyjściowa przyjmuje ekstremum) jednak charakterystyki statyczne zwykle podlegają trudno mierzalnym zmianom w czasie (na przykład skutkiem działania zakłóceń) i raz dobrane nastawy regulatora (wartość zadana) nie mają zastosowania w całym zakresie zmienności parametrów regulowanego obiektu. Dlatego trzeba zmieniać wartość zadaną zależnie od zmieniających się parametrów regulowanego obiektu tak aby uzyskać cel o jakim wspomniano na wstępie. Przy tym poszukiwanie ekstremum odbywa się bezpośrednio na obiekcie (co odróżnia takie układy od układów adaptacyjnych, gdzie poszukiwanie ekstremum odbywa się na modelu).