薛定谔的猫是薛定谔提出的关于量子力学的一大著名思想实验，因为提出的假想主体是猫，提出人是薛定谔，所以这个特别的思想实验称为“薛定谔的猫”，与芝诺的龟，拉普拉斯兽，麦克斯韦妖合称为物理届四大神兽。
薛定谔的猫这一思想是这样的，假如把一只猫装进一只密闭容器里，容器里同时有用电子开关控制的一个小锤子，小锤子下面是一个装着剧毒氰化物的玻璃瓶，电子开关由镭控制，镭的衰变具有不确定性，所以一旦衰变，就会触发电子开关，小锤子会打碎玻璃瓶，释放出氰化物，杀死猫。也同样是因为镭的衰变并不是百分之百的，所以还有可能镭不会衰变，小锤子一直不动，猫会存活。
可是在密闭容器打开之前，谁也不知道猫是活着的还是死了，只有打开容器后才能知道，但是研究的就是密闭容器打开之前猫的状态，是存活还是死亡？
这个实验是把微观物质雷的原子核衰变，和宏观物质猫相互联系在一起，根据量子理论的说法，这个世界的微观世界是由波和粒子两种形式组成，两种形式是可以互相转换的，通常是以粒子和波的混合状态存在，但是一旦进行观测，就都会变成粒子。
因为微观物质具有这样的不确定性，将他和宏观物质联系在一起，就有了薛定谔的猫这样在密闭容器里，还未观测时，是即死又生的状态。可是猫怎么可能既活着又死了呢？这违背常理，所以薛定谔的猫成了悖论，同时衍生了很多很有趣的说法。
比如现在很经典的一种小说设定，平行世界论，放在薛定谔的猫身上就是在密闭容器里，活着的猫和死去的猫是共同存在的，是混沌态的，身处不同的世界，在打开容器前，谁也不知道究竟身处哪个平行世界。可是我们一但打开容器，两个世界会分开，一个呈现在我们眼前，另一个则不受干扰在另一个世纪继续发展。还有很多吃瓜群众会戏称，我看到你的时候，你在这里，我没看你的时候，你就可能是不存在的，并借此逃避现实。
尽管量子论的诞生已经过了一个世纪，其辉煌鼎盛与繁荣也过了半个世纪。量子理论曾经引起的困惑直到21世纪仍困惑着人们。正如玻尔的名言：“谁要是第一次听到量子理论时没有发火，那他一定没听懂。”薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。薛定谔尝试着用一个思想实验来检验量子理论隐含的不确定之处。
设想在一个封闭的匣子里，有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时，药瓶被打破，猫将被毒死。按照常识，猫可能死了也可能还活着。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，是上午还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果人们不揭开密室的盖子，根据日常生活中的经验，可以认定猫或者死，或者活。这是它的两种本征态。如果用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。人们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。此时，猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为：如果没有揭开盖子进行观察，人们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的状态，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。
在完全密封的箱子里有一只猫和一个毒气开关。触动开关猫就会被毒死，不触动开关猫就安然无恙。你打开箱子才能知道结果，于是你就进行了观测，也就决定了猫的最终形态，这只猫既是活的又是死的。也就是从混沌的叠加状态到确定状态的过程。
薛定谔的猫作为量子力学中一个故事，它的作用其实是以最形象生动的方式，呈现出薛定谔的实验。