Akıllı malzemeler, kimyasal bileşimi ve fiziksel durumu değişen malzemeler sınıfıdır; basınç, sıcaklık, nem, pH, elektrik veya magnetik alan gibi dış etkenlerle (uyarıcı) önemli ölçüde değişebilen bir veya daha fazla fiziksel (optik, magnetik, elektrik, mekanik) veya fizikokimyasal (reolojik) özelliklere sahiptirler.

Bu gruptaki malzemeler, birbirine bağlı fakat farklı işlevleri olan (mekanik, elektriksel, magnetik, vb.) özelliklerinden dolayı, ve bazı dış etken sensörleri gibi, veya bir kontrol sinyali ile çalıştırıldığında belirli bir eylemi gerçekleştiren aktuatörler gibi malzemelerin kullanılmasına izin verdiği için ‘akıllı’dır. Genel bir kural olarak, dış etkenlere tepki fonksiyonu her iki durumda da doğrusal değildir. Bazı akıllı malzemeler, harici uyaranlara bağımsız olarak tepki verebilir (ör. basit sıcaklık kontrol cihazlarında bi-metal levhalar).

Sensörler veya aktuatörler gibi davranan piezoelektrik malzemeler (alfa-kuvars, kurşun zirkonat titanat), “akıllı” malzemeler olarak adlandırılır. Son yıllarda termoelektrikler, multiferroikler, mangnetokalorik malzemeler, dev manyetizmagnetodirenç malzemeleri, magnetoreolojik ve elektroreolojik akışkanlar, şekil hafızalı malzemeler, termo- ve ışığa duyarlı polimerler bu sınıfa eklenmiştir. Dış koşullarda (sıcaklık, çözücü bileşimi, pH) küçük bir değişiklikle hacmini (polimer jellerinin çökmesi) yüzlerce kez değiştirebilen polimer jelleri de akıllı malzemeler olarak kabul edilir. Belli maddelerin sorbsiyonuyla, iletken, optik ve diğer özelliklerini önemli ölçüde değiştiren çeşitli polimer kaplamaları, çevresel izlemede ve özellikle toksik maddelerin konsantrasyonlarını belirleyen sensör cihazlarında kullanılır.