En matemáticas, específicamente en geometría algebraica la teoría de Donaldson-Thomas es la teoría de los invariantes Donaldson-Thomas. Dado un  espacio modular compacto de haces en una variedad de Calabi-Yau triple, su invariante Donaldson-Thomas es el número virtual de sus puntos, es decir, la integral de la cohomología clase 1 contra la clase fundamental virtual. El invariante Donaldson-Thomas es un equivalente holomorfo de la invariante Casson. Los invariantes fueron introducidos por Simon Donaldson y Richard Thomas en 1998. Los invariantes Donaldson-Thomas tienen estrechas relaciones con los invariantes Gromov-Witten de los triples algebraicos y con la teoría de las parejas estables debida a Pandharipande y Thomas.
La teoría de Donaldson-Thomas está motivada físicamente por ciertos estados BPS que se producen en la teoría de cuerdas y en la teoría de campo de gauge.