Teorija katastrofe Toba je ideja da je usko grlo stanovništva u prošlosti čovječanstva, koje se zaključuje iz analize gena, uzrokovano erupcijom supervulkana prije 75,000 godina na jezeru Toba, današnje Indonezije. Teoriju Toba katastrofe prvi je predložio 1998. Stanley H. Ambrose sa Sveučilišta Illinois u Urbana-Champaignu. Prema analizi gena, ljudska genetska raznolikost je zapravo prilično niska u usporedbi sa sličnim vrstama, a svi ljudi koji danas žive potječu od populacije od 1,000 – 10,000 gnijezdećih parova koji su živjeli 50,000 – 150,000 godina prije sadašnjosti. To se zove populacijsko usko grlo.
Teorija Toba katastrofe je podržana geološkim dokazima (ledene jezgre s Grenlanda) koji pokazuju značajnu promjenu globalne klime u to vrijeme. Analiza gena ljudskih ušiju čak podupire tu ideju. Anegdotski dokazi iz 1816. godine, takozvane “Godine bez zime” – uzrokovane kolosalnom erupcijom planine Tambora, također u Indoneziji – pokazuju da ljudska populacija trpi ogromne žrtve tijekom vulkanskih zima. Erupcija planine Toba oslobodila je oko 2800 kubičnih km (670 kubičnih milja) piroklastičnog materijala, 8 na indeksu vulkanske eksplozivnosti („mega-kolosal“), oko 30 puta više od najveće vulkanske erupcije u posljednje dvije tisuće godine.
Prema dr. Ambroseu, temperatura u svijetu pala je za oko 5 °C (11 °F) neposredno nakon erupcije. To je bilo zbog prašine visoke u atmosferi koja je zaklanjala Sunce, a učinak bi trajao šest godina. Ambrose nadalje tvrdi da je eksplozija planine Toba bila uzrok završetka posljednjeg međuledenog razdoblja — koje je, možda ne slučajno, završilo otprilike u isto vrijeme kad i erupcija. Najveći pad temperature dogodio bi se prvih tisuću godina nakon erupcije, kada se pretpostavlja da je došlo do uskog grla. Uslijedilo je devetnaest tisuća godina glacijalno razdoblje, Würmska glacijacija.
Teorija Toba katastrofe također objašnjava velike očite varijacije ljudskih bića unatoč našoj relativno niskoj genetskoj raznolikosti. Ambrose vjeruje da su ljudi preživjeli usko grlo u nekoliko izoliranih džepova koji se ne križaju. Tropska refugija u Africi bila bi rijetka mjesta gdje su ljudi preživjeli. Ukupan broj gnijezdećih parova na Zemlji nikada ne bi premašio 10,000 u tisućljetnom razdoblju. Nakon 1000 godina, kontinuirane migracije brzo bi ponovno dovele u kontakt gnijezdeće populacije, sprječavajući ih da se preusmjere u različite vrste.
Znanstvena zajednica je tretirala teoriju Toba katastrofe s mješovitim odgovorom. Općenito, čini se kao da se dokazi gomilaju na njegovoj strani. Budući da bi tako male populacije iza sebe ostavile ograničene artefakte, jedina nada za više znanja su genetske i klimatske studije.