Mahdollisten maailmojen käsitettä käytetään filosofiassa ja modaalilogiikassa ilmaisemaan modaliteetteja (kuten mahdollisuus, välttämättömyys) koskevia väittämiä. Mahdollisista maailmoista puhuttaessa jokaista erillistä tapaa, jollainen maailmasta olisi voinut tulla tai jollainen siitä voi tulla, pidetään erillisenä mahdollisena maailmana. Aktuaalisen maailman katsotaan olevan yksi kaikista mahdollisista maailmoista: se maailma jossa elämme.
Mahdollisia maailmoja voidaan käyttää malleina, joiden avulla modaliteetteja koskevia väittämiä voidaan analysoida. Esimerkiksi väittämä ”maapallo on pyöreä” ei vielä kerro (1) olisiko mahdollista, että maalla olisi joku toinen muoto, eikä (2) onko välttämätöntä, että maapallo on pyöreä. Mahdollisia maailmoja käyttämällä voidaan tehdä erilaisia ajatuskokeita modaliteetteihin liittyen. Yksinkertaistetusti, jonkin asiantilan mahdollisuus tarkoittaa sitä, että asiantila vallitsee (on totta) ainakin yhdessä kaikista mahdollisista maailmoista, ja jonkin asiantilan välttämättömyys tarkoittaa sitä, että asiantila vallitsee (on totta) kaikissa mahdollisissa maailmoissa.
Nykyisin mahdollisia maailmoja hyödynnetään useissa filosofisissa keskusteluissa, esimerkkeinä filosofiseen zombiin sekä fysikalismiin ja supervenienssiin liittyvä argumentointi mielenfilosofiassa. Mahdollisten maailmojen tarkasta ontologisesta asemasta on erimielisyyksiä, samoin aktuaalisen maailman ja kaikkien muiden mahdollisten maailmojen ontologisen aseman eroavaisuuksista, jos sellaisia on.