Sosiaalinen dilemma on tilanne, jossa yksilön kapea oma etu ja suuremman sosiaalisen ryhmän edut ovat suoraan ristiriidassa ja jossa jokainen ryhmä kokee, jos jokainen yrittää maksimoida oman edunsa ryhmän kustannuksella, jokainen ryhmän jäsen huonompi nettotulos kuin heillä olisi, jos he olisivat omaksuneet yhteistyöstrategian. Peliteorian tutkijat ovat paljon tutkineet sosiaalisen dilemman ajatusta. Vangin dilemma on yksi hyvä esimerkki sosiaalisesta dilemmasta. Todellisessa maailmassa sosiaalinen dilemma muodostuu usein siitä, että yksi tai useampi henkilö yrittää hyötyä valtion palveluista, joista he sitten yrittävät olla maksamatta, tai yrittää välttää vastuuta tietyistä toimiensa välillisistä kustannuksista, kuten ympäristön saastumisesta. .
Vangin dilemmassa peliteoreetikot kuvittelevat tilanteen, jossa poliisi kuulustelee kahta rikollista erikseen. Jos toinen rikollinen tuomitsee toisen, tuomitseva rikollinen pääsee vapaaksi ja tuomittu saa kymmenen vuoden vankeusrangaistuksen. Jos molemmat ovat hiljaa, heitä syytetään pienistä rikoksista ja he viettävät kuusi kuukautta vankilassa. Jos molemmat tuomitsevat, molemmat viettävät viisi vuotta vankilassa. Tässä tilanteessa vangit, jotka pyrkivät maksimoimaan henkilökohtaisen hyödynsä, molemmat tuomitsisivat aina, vaikka se olisi epäoptimaalinen ratkaisu sosiaaliseen dilemmaan, koska he viettäisivät vankilassa yhteensä kymmenen vuotta yhden vuoden sijasta.
Tämä lähestymistapa sosiaaliseen dilemmaan havainnollistaa ongelman, joka ilmenee selvästi, kun tarkastellaan konkreettisia kysymyksiä. Kaikkien etu on välttää verojen maksamista ja saada etuja valtiolta. Jos kaikki jotenkin välttelevät verojen maksamista, seuraus yhteiskunnalle olisi surkea. Jos kaikki maksaisivat veroja luotettavasti ja rehellisesti, julkisen talouden kokonaistehokkuus paranisi, verojen keräämiseen käytettäisiin vähemmän resursseja ja yhteiskunnalle kohdistuva kokonaisverorasitus pienenisi.
Toinen peliteorian palapeli, yhteisen tragedia, havainnollistaa sosiaalisen dilemman ongelmaa todellisessa maailmassa vielä selvemmin. Tässä pelissä jokaisella osallistujalla on pääsy yksityiseen resurssiin, mutta myös julkiseen jaettuun resurssiin. Puhtaasti omaehtoinen osallistuja saa maksimaalisen hyödyn jaetusta resurssista jopa vahingoittaa sitä ennen kuin käyttää yksityistä resurssia, prosessia, joka johtaa lopulta huonompaan lopputulokseen kaikille. Julkisten maa-, ilma- ja vesivarojen liiallinen käyttö mainitaan toisinaan todellisena versiona tästä sosiaalisesta dilemmasta. Järkevästi toimivat yksilöt asettavat kestämättömiä vaatimuksia resursseille ja vahingoittavat heidän kykyään tuottaa tulevaisuudessa.
Yrittäessään paeta sosiaalisia ongelmia, keskitytään tyypillisesti keinoihin tunnistaa tilanteet, joissa sosiaalisesta käyttäytymisestä olisi suurta hyötyä kaikille osallistujille, ja saada heidät tietoisiksi tästä tosiasiasta. Muokattu versio vangin dilemmasta, jossa samat kaksi henkilöä pelaavat peliä yhä uudelleen, johtaa yhteistyöstrategioihin.