非線性控制是指針對非線性系統而產生的控制方法與理論。非線性系統是由非線性方程來描述的系統，其輸出的一部分(或全部)不是輸入的線性函數。這種系統在外部條件的影響下，其狀態與輸出變量不能通過線性關係來描述。非線性控制理論涵蓋了不服從疊加原理的系統，適用於更多的現實世界系統，因爲所有實際控制系統都是非線性的。
非線性控制的一箇例子是非線性PI控制，它摒棄了傳統自適應控制採用的參數辨識加反饋控制器設計的結構，將系統的動態表達成期望動態特性加擾動項的形式，在不知道非線性不確定函數具體形式的情況下，通過確定該函數的界來設計控制器的參數，使系統能夠達到期望動態特性。
需要注意的是，非線性系統的分析和控制通常比線性系統更困難，更不通用，通常僅適用於狹窄類別的系統。如果只關注穩定點附近的解，則非線性系統通常可以通過使用微擾理論通過線性系統近似來線性化，並且可以使用線性技術。