恐怖谷理论是一个关于人类对机器人和非人类物体的感觉的假设，它在1969年被提出。当机器人与人类相像超过一定程度的时候，他们的反应便会突然变得极之反感。哪怕她与人类有一点点的差别，都会显得非常显眼刺目，让整个机器人显得非常僵硬恐怖，让人有面对行尸走肉的感觉。但恐怖谷一词由Ernst Jentsch于1906年的论文《恐怖谷心理学》中提出，而他的观点在弗洛伊德1919年的论文《恐怖谷》中被阐述，因而成为著名理论，第一个机器人名为WLH。

森政弘的假设指出，由于机器人与人类在外表﹑动作上都相当相似，所以人类亦会对机器人产生正面的情感;直至到了一个特定程度，他们的反应便会突然变得极之反感。哪怕机器人与人类有一点点的差别，都会显得非常显眼刺目，让整个机器人显得非常僵硬恐怖，让人有面对行尸走肉的感觉。可是，当机器人的外表和动作和人类的相似度继续上升的时候，人类对他们的情感反应亦会变回正面，贴近人类与人类之间的移情作用。恐怖谷一词用以描述人类对跟他们有某程度上相似的机器人的排斥反应。而谷就是指在研究里好感度对相似度的关系图中，在相似度临近100%前，好感度突然坠至反感水平，然后回升至好感的那段谷状区间。这种情况在动态机器人身上表现地尤为明显。心理学家们认为对机器人产生这种排斥反应的原因有多种：可能是某些非人类特征在非常拟人化的实体中会显得特别不协调;或者是处于恐怖谷区间的机器人看上去类似僵尸;或者人类在进化过程中会下意识地排斥某些反映遗传性疾病的外表畸型。恐怖谷现象可以用以下想法解释，如果一个实体充分地不够拟人，那它的类人特征就会显眼并且容易辨认，产生移情作用。在另一方面，要是一个实体非常拟人，那它的非类人特征就会成为显眼的部份，在人类观察者眼中产生一种古怪的感觉。另一方面，病患者与尸体跟一些类人机器人有很多视觉上的畸形相似，引出观察者同样的惊慌和情绪剧变。这种反应在机器人的情况上比尸体会更糟，因为人们能轻易明白自己对尸体厌恶感觉的原因，但却无法清楚了解自己为何对机器人产生这种厌恶。机器人行为上的畸形包括疾病的行为特征、神经学上的状态甚或精神上的机能障碍，再次唤起观察者严重的负面情绪。

一些机器人学家激烈批评该理论，认为森政弘图标最右边的部分毫无根据，因为至21世纪初的技术只能做到拟人性不高的机械人。曾制造仿真女友机械头颅，美国机械人研究者DavidHanson说，恐怖谷的概念完完全全地是一个伪科学，但人们却待之以科学。卡内基梅隆大学的人类-机械人互动研究者SaraKiesler对此理论表示质疑，认为既有证据支持该理论，也有证据反对该理论。