Головоло́мка — завдання, для розв'язання якого, як правило, потрібна кмітливість, а не спеціальні знання високого рівня.
Проте деякі головоломки стимулюють теоретичні та практичні розробки вчених. Так, наприклад, число можливих різних комбінацій кубика Рубіка дорівнює (8! × 38-1) × (12! × 212-1) ÷ 2 = 43 252 003 274 489 856 000, тобто понад 43 квінтильйони комбінацій. Попри це, доведено, що з будь-якого стану кубик можна зібрати не більше, ніж за 23 ходи. Іншими словами, так званий «алгоритм Бога» даватиме розв'язок щонайбільше за 23 ходи.
