בתחום הבינה המלאכותית, אוטונומיה (Autonomous) מתייחסת ליכולת של מערכת או מכונה לקבל החלטות ולבצע משימות באופן עצמאי ללא התערבות אנושית מתמדת. למערכת אוטונומית יש את היכולת לנתח את הסביבה שלה, לעבד מידע ולבצע בחירות על סמך כללים מוגדרים מראש, אלגוריתמים או למידה מניסיון. אוטונומיה היא תכונה מרכזית של מערכות בינה מלאכותית מתקדמות, כגון מכוניות בנהיגה עצמית, מל"טים ורובוטים תעשייתיים, אשר מנווטות ומתקשרות עם הסביבה שלהן ללא שליטה אנושית ישירה.
מערכות אוטונומיות נועדו לשפר את היעילות, הבטיחות והפרודוקטיביות בתעשיות שונות. הם מצוידים בחיישנים, יכולות עיבוד נתונים ואלגוריתמים של קבלת החלטות המאפשרים להם להסתגל לתנאים משתנים ולקבל החלטות בזמן אמת. השגת רמה גבוהה של אוטונומיה דורשת שילוב של טכנולוגיות חישה מתקדמות, למידת מכונה ומנגנוני בקרה חזקים. בעוד שאוטונומיה מציעה יתרונות רבים, היא גם מעלה שיקולים אתיים ורגולטוריים, במיוחד ביישומים קריטיים לבטיחות. יצירת האיזון הנכון בין קבלת החלטות במכונה לבין פיקוח אנושי חיונית כדי להבטיח פריסה אחראית ואמינה של מערכות AI אוטונומיות.