黑洞信息悖论（英语：Black hole information paradox），又称黑洞信息佯谬，起源于
量子力学与
广义相对论两者的结合。其指出物理
信息可能永久消失于
黑洞中，导致许多
量子态简并为单一状态，跟
无毛定理的内涵相符合。这一现象违反了一个科学上的宗旨，亦即原则上，由于量子决定性，一物理系统于某个时刻的完整信息会决定其它任意时刻的状态。量子力学中的一项基础假设指出：一系统的完整信息涵盖于其
波函数，直到发生
波函数坍缩。波函数的时间演化由
幺正算符来决定，而
幺正性暗示了
量子世界信息的保存。
1970年代中期以来，
史蒂芬·霍金与雅各布·贝肯斯坦将基于广义相对论与量子场论的
黑洞热力学推展，发现其结果不只与信息守恒律相矛盾，而且无法解释信息丧失的情形。霍金的计算指出，
霍金辐射将导致黑洞蒸发而消失，辐射出来的粒子也不会携带任何黑洞内部的线索，导致其中的信息将永远消失。
今日许多
物理学家相信
全息原理（特别是
AdS/CFT对偶）可指出先前霍金结果的错误，而信息实际上是保存的。2004年，霍金对先前索恩-霍金-普雷斯基尔赌局认输，承认黑洞蒸发确实会保存信息。
1975年，
史蒂芬·霍金与雅各布·贝肯斯坦提出黑洞会缓慢地向外辐射能量，导致了一个问题。由
无毛定理，我们可推论
霍金辐射完全与进入黑洞的物质不相关。然而，如果进入黑洞的物质是个纯
量子态，其状态最终会被变换成为霍金辐射的混合态，进而毁灭原量子态的信息。这违反了
刘维尔定理对信息守恒的预测并导致了物理上的佯谬。
更精确地说，若有个处于
量子纠缠的标量子态，且该纠缠系统之一部分被抛入黑洞中，留下另一部分在黑洞外。现思考对应于这纯态的密度算符，取这密度算符对于进入黑洞部分的偏迹数，则结果会显示出，在黑洞外的部分处于混合态。但由于任何在黑洞内部的物体都会在有限时间内击中
引力奇点，取偏迹数的部分可能会从物理系统里完全消失地杳然无踪。
霍金相信
黑洞热力学与无毛定理的结合会导致量子信息被毁灭的结论。然而，约翰·普雷斯基尔等物理学家则认为信息不会在黑洞中消失，并为此和霍金与
基普·索恩在1997年打了一场赌。这导致伦纳德·萨斯坎德与
杰拉德·特·胡夫特对霍金的理论“宣战”，萨斯坎德并在2008年著书《
黑洞战争》专述此事。该书并特别说明这场“战争”纯粹是科学上的争论，而参与双方仍旧是朋友。该书以胡夫特提出、萨斯坎德赋予
弦论上诠释的
全息原理作为整场“战争”的总结。
目前，物理学界有数种解决此佯谬的可能方案。自从1997年
胡安·马尔达西那提出
AdS/CFT对偶之后，物理学家们大多认为信息是守恒的，并且霍金辐射不完全是热力学的，而是有着量子修正。此外还有其他的可能性，譬如说信息在霍金辐射的末尾被保存在普朗克尺度残余，又或者
量子力学定律的修正以允许非幺正性的时间演变。
2004年7月，史蒂芬·霍金发表了一篇论文，其中提到
事件视界的量子摄动可能可以允许信息从黑洞中逃出，并可能可以解决此佯谬。他的论述假设AdS 黑洞与热量子
共形场论之AdS/CFT对偶的幺正性。在宣布他的结论之后，霍金对先前的索恩-霍金-普雷斯基尔赌局认输，并赠送普雷斯基尔一本棒球百科全书，因为“从中可以任意获取信息”。然而，索恩并没被霍金的证明所说服，因此并未对该赌局认输。2015年3月17日，德扬·史杜高域（Dejan Stojkovic）与安舒尔·赛尼（Anshul Saini）发表在《
物理评论快报》的论文表示，若考虑原先被忽略的粒子间相互作用，霍金辐射即能符合幺正性，信息因此不会丧失。2015年8月25日，霍金在
斯德哥尔摩皇家工学院发表演说，并认为信息可能被储存在
事件视界上，即便原先携带该信息的粒子已经坠入黑洞中，储存在事件视界上的信息则会随霍金辐射重新释放至外界。
根据
罗杰·彭罗斯的说法，量子系统中幺正性的丧失并不是一个问题，因为量子测量本身即不具备幺正性。彭罗斯宣称量子系统在重力的影响之下将不再具备幺正性，而黑洞中正是如此。彭罗斯提出的共形循环宇宙学严重依赖于信息在黑洞中丧失的条件。这个新形态的
宇宙学模型可使用对
宇宙微波背景辐射（CMB）数据的详细分析做测试。如果该理论是正确的，则宇宙微波背景辐射将展现温度略高或略低的圆形模式。在2010年11月，彭罗斯和瓦赫·古尔扎江宣布他们在
威尔金森微波各向异性探测器与
毫米波段气球观天计划测得的数据发现了此种圆形模式，但他们的结果仍正在处于争论当中。