Un modello di Markov nascosto (Hidden Markov Model - HMM) è una catena di Markov in cui gli stati non sono osservabili direttamente. Più precisamente:
I modelli nascosti di Markov sono conosciuti particolarmente per le loro applicazioni nel riconoscimento dello schema temporale dei discorsi parlati, della scrittura a mano, nel riconoscimento di texture e la bioinformatica (per esempio HMMer).