Гибри́дная вычисли́тельная систе́ма — компьютерный комплекс из нескольких электронно-вычислительных машин или вычислительных устройств (аналоговых и цифровых), объединенных единой системой управления.
Гибридную вычислительную систему применяют при моделировании сложных систем, для оптимизации систем автоматического управления, решения нелинейных уравнений в частных производных. В состав гибридной вычислительной системы, кроме аналоговых и цифровых вычислительных машин (АВМ и ЦВМ) и системы управления, обычно входят преобразователи представления величин, устройства внутрисистемной связи и периферийное оборудование. Различают аналого-ориентированные, цифро-ориентированные и сбалансированные гибридные вычислительные системы. В системах первого типа ЦВМ используется как дополнительное внешнее устройство к АВМ, предназначенное для образования сложных нелинейных зависимостей, запоминания полученных результатов и для осуществления программного управления АВМ. В системах второго типа АВМ используется как дополнительное внешнее устройство ЦВМ, предназначенное для моделирования элементов реальной аппаратуры, многократного выполнения небольших подпрограмм. Примером задачи первой группы может служить моделирование системы управления прокатного стана. Типичными для второй группы являются задачи управления движущимися объектами, в том числе задачи самонаведения, задачи, возникающие при создании вычислительной части комплексных тренажеров. К третьей группе относится решение многомерных уравнений в частных производных методом Монте-Карло, решение задач стохастического программирования, нахождение экстремума функций многих переменных. В 21 веке рост вычислительной мощности микропроцессоров, миниатюризация цифрового оборудования снизили потребность в построении гибридных систем для большинства задач, гибридные решения сохранили свое значение в системах управления миниатюрными аппаратами.