Društvena dilema je situacija u kojoj su uski osobni interes pojedinca i interesi veće društvene skupine izravno u suprotnosti i u kojoj, ako svaki pojedinac pokušava maksimizirati vlastitu korist na račun grupe, svaki član grupe doživljava lošiji neto ishod nego što bi imali da su usvojili strategiju suradnje. Znanstvenici teorije igara mnogo su proučavali ideju društvene dileme. Zatvorenikova dilema dobar je primjer društvene dileme. U stvarnom svijetu društvena dilema često poprima oblik jednog ili više pojedinaca koji pokušavaju iskoristiti državne usluge, za koje onda pokušavaju ne platiti, ili pokušavaju izbjeći odgovornost za određene neizravne troškove svojih radnji, kao što je onečišćenje okoliša. .
U zatvoreničkoj dilemi teoretičari igara zamišljaju situaciju u kojoj policija pojedinačno ispituje dvojicu kriminalaca. Ako jedan zločinac osudi drugog, osuđeni zločinac izlazi na slobodu, a osuđeni dobiva deset godina zatvora. Ako oboje šute, onda se obojica terete za manje prekršaje i provode šest mjeseci u zatvoru. Ako oboje osude, onda će oboje provesti pet godina u zatvoru. U ovoj situaciji, zatvorenici koji rade na maksimiziranju svoje osobne koristi uvijek bi osudili, iako to predstavlja suboptimalno rješenje društvene dileme, jer bi u zatvoru proveli ukupno deset, a ne godinu dana.
Problem ilustriran ovim pristupom društvenoj dilemi jasno se pojavljuje kada se ispitaju konkretna pitanja. Svima je u uskom interesu izbjegavati plaćanje poreza i primati beneficije od države. Kad bi svi na neki način izbjegavali plaćanje poreza, ishod bi za društvo bio strašan. Kada bi svi plaćali poreze pouzdano i pošteno, poboljšala bi se ukupna učinkovitost vlade, manje resursa bi se trošilo na naplatu poreza, a ukupni neto porezni teret nametnut društvu smanjio bi se.
Druga zagonetka teorije igara, tragedija zajedničkog dobra, još jasnije ilustrira problem društvenih dilema u stvarnom svijetu. U ovoj igri svaki sudionik ima pristup privatnom resursu, ali i javnom dijeljenom resursu. Sudionik iz čisto vlastitih interesa izvući će maksimalnu vrijednost iz zajedničkog resursa, čak i do te mjere da ga ošteti, prije nego što iskoristi privatni resurs, proces koji na kraju dovodi do lošijih ishoda za sve. Prekomjerno korištenje javnog zemljišta, zraka i vodenih resursa ponekad se navodi kao stvarna verzija ove društvene dileme. Pojedinci koji djeluju racionalno postavljaju neodržive zahtjeve na resurse i štete njihovoj sposobnosti proizvodnje u budućnosti.
Pokušaji bijega od društvenih dilema obično se fokusiraju na načine identificiranja situacija u kojima bi društveno ponašanje pružilo velike koristi svim sudionicima i osvješćivanje te činjenice. Modificirana verzija zatvorenikove dileme, u kojoj iste dvije osobe igraju igru iznova i iznova, vodi do više kooperativnih strategija.