運算理論會用數學證明等嘅方法，嘗試思考唔同種類嘅理論性運算機械喺解難能力上有乜差異（自動機理論）、有啲乜嘢問題係能夠（或者唔能夠）用運算機械解嘅（可運算度理論）以及一個運算上嘅問題最高嘅可能解決效率（運算複雜度理論）等等嘅問題。