在非确定性图灵机中，对于每种状态和符号，TM可以执行一组操作。因此，这里的过渡不是确定性的。非确定性图灵机的计算是可以从开始配置开始达到的配置树。

如果树的至少一个节点是接受配置，则接受输入，否则不接受。如果计算树停止对所有输入的所有部门，非确定性图灵机被称为决胜局，如果某些输入，所有分支都将被拒绝，输入也将被拒绝。

一个不确定的图灵机可以正式定义为6元组(Q，X，∑，δ，q ₀ ，B，F)，其中-

• Q是一组有限的状态

• X是磁带字母

• ∑是输入字母

• δ是转移函数;

  δ：Q×X→P(Q×X×{左移，右移})。

• q ₀是初始状态

• B是空白符号

• F是最终状态集