ტუსაღის დილემა, ასევე "პატიმრის დილემა" — თამაშის თეორიაში არაკოოპერაციული თამაშია, რომელშიც მოთამაშეები მიისწრაფვიან მიიღონ სარგებელი ერთმანეთთან თანამშრომლობით ან პირიქით, ერთმანეთის გაცემით. ისევე როგორც ზოგადად თამაშის თეორიაში, დაშვებულია, რომ მოთამაშე (ტუსაღი) საკუთარი სარგებლის მაქსიმალიზაციას ცდილობს და სხვების სარგებელზე არ დარდობს. ტუსაღის დილემაში "ჩაშვება" მკაცრად დომინირებს თანამშრომლობაზე, ამიტომ ერთადერთი შესაძლებელი წონასწორობა — ორივე მოთამაშის მიერ ერთმანეთის გაცემაა. მარტივი სიტყვებით, მნიშვნელობა არ აქვს რას გააკეთებს მეორე მოთამაშე, ყოველი მოიგებს მეტს თუ "ჩაუშვებს". ვინაიდან ნებისმიერ სიტუაციაში "ჩაშვება" უფრო მომგებიანია, ყველა რაციონალური მოთამაშე "ჩაშვებას" აირჩევს.

ცალ-ცალკე რაციონალური ქმედებით მოთამაშეები საერთო ჯამში არარაციონალურ გადაწყვეტამდე მიდიან: თუ ორივე გასცემს ერთმანეთს, თითოეული ჯამში მიიღებს ნაკლებ სარგებელს (სასჯელს თანაბრად გაიყოფს), ვიდრე ერთმანეთთან თანამშრომლობის შემთხვევაში (ერთადერთ წონასწორობას ამ თამაშში არ მივყავართ პარეტოს ოპტიმალურ ამოხსნამდე). ამაში მდგომარეობს დილემის არსი. ტუსაღის დილემის მაგალითს ხშირად იყენებენ ეკონომიკური თეორიის სახელმძღვანელოებში

ორი ეჭვმიტანილი, უტყუარი ფაქტების საფუძველზე, დააკავეს ძარცვის გამო. გამომძიებლები, თანამშრომლობის მოტივიდან გამომდინარე, მათ ცალ-ცალკე საკნებში ათავსებენ, რაც გამორიცხავს პატიმრების ერთმანეთან კავშირს. თითოეულ მათგანს თავაზობენ ორ გამოსავალს: აღიაროს ან არ აღიაროს დანაშაული. ამავდროულად მათ უხსნიან:

თუ ერთი მათგანი აღიარებს ჩადენილს, მაშინ მას ბრალდება მოეხსნება, მეორეს კი მიესჯება თავისუფლების აღკვეთა 7 წლის ვადით.

თუ ორივე აღიარებს დანაშაულს, მაშინ ორივეს მიესჯება 6 წელი.

თუ არცერთი არ აღიარებს ჩადენილ დანაშაულს, მაშინ ორივეს 1 წელი მიესჯება.