Sotsiaalne dilemma on olukord, kus indiviidi kitsad omahuvid ja suurema sotsiaalse grupi huvid on otseses vastuolus ning kui iga indiviid püüab grupi arvelt oma kasu maksimeerida, kogeb iga grupi liige. halvem netotulemus, kui neil oleks olnud koostööstrateegia vastuvõtmisel. Mänguteooriateadlased on sotsiaalse dilemma ideed palju uurinud. Vangi dilemma on üks hea näide sotsiaalsest dilemmast. Reaalses maailmas ilmneb sotsiaalne dilemma sageli selles, et üks või mitu inimest üritavad saada kasu valitsuse teenustest, mille eest nad siis mitte maksta, või üritavad vältida vastutust teatud kaudsete kulude, näiteks keskkonnareostuse eest. .
Vangide dilemmas kujutavad mänguteoreetikud ette olukorda, kus politsei küsitleb kahte kurjategijat individuaalselt. Kui üks kurjategija mõistab teise hukka, pääseb hukkamõistev kurjategija vabadusse ja süüdimõistetu saab kümneaastase vangistuse. Kui mõlemad vaikivad, esitatakse neile mõlemale süüdistus pisirikkumistes ja nad veedavad kuus kuud vangis. Kui mõlemad mõistavad hukka, veedavad mõlemad viis aastat vanglas. Sellises olukorras mõistavad vangid, kes töötavad oma isikliku kasu maksimeerimise nimel, alati hukka, kuigi see on sotsiaalse dilemma ebaoptimaalne lahendus, kuna nad veedavad vanglas kokku kümme aastat, mitte ühe aasta.
Probleem, mida illustreerib selline lähenemine sotsiaalsele dilemmale, tuleb selgelt esile, kui vaadelda konkreetseid küsimusi. Kõigi kitsas huvi on vältida maksude maksmist ja saada valitsuselt soodustusi. Kui kõik väldiksid kuidagi maksude maksmist, oleks tulemus ühiskonna jaoks kohutav. Kui kõik maksaksid makse usaldusväärselt ja ausalt, paraneks valitsemise üldine efektiivsus, raisataks vähem ressursse maksude kogumisele ning väheneks kogu ühiskonna netomaksukoormus.
Teine mänguteooria mõistatus, ühisvara tragöödia, illustreerib sotsiaalsete dilemmade probleemi tegelikus maailmas veelgi selgemalt. Selles mängus on igal osalejal juurdepääs privaatsele, aga ka avalikule jagatud ressursile. Puhtalt omakasu tundev osaleja saab jagatud ressursist maksimaalse väärtuse, isegi kuni selle kahjustamiseni, enne kui kasutab eraressurssi – protsess, mis viib lõpuks kõigi jaoks halvemate tulemusteni. Avaliku maa, õhu ja veevarude ülekasutamist nimetatakse mõnikord selle sotsiaalse dilemma reaalseks versiooniks. Ratsionaalselt tegutsevad inimesed seavad ressurssidele jätkusuutmatuid nõudmisi ja kahjustavad nende tootmisvõimet tulevikus.
Katsed sotsiaalsetest dilemmadest põgeneda keskenduvad tavaliselt viisidele, kuidas tuvastada olukordi, kus sotsiaalne käitumine tooks kõigile osalejatele suurt kasu, ja teadvustada neile seda fakti. Vangide dilemma muudetud versioon, kus samad kaks inimest mängivad mängu ikka ja jälle, viib koostööstrateegiateni.