勾配降下法において、真の最適解（大域最適解）ではなく、特定の区間においてのみ局小点である解を局所最適解と呼ぶ。

大域最適解が「実行可能領域全体で最もいいことが保証された解」であるのに対して、局所最適解は「その区間では最もいい解だが、実行可能領域全体では最もいいとは限らない解」といえる。

目的関数のグラフに谷がいくつもある場合、局所最適解は複数存在しうる。

大域最適解を求めたいが計算時間が長くかかりすぎて不可能な場合や、局所最適解を求めれば十分な精度が得られる場合は、大域最適解ではなく局所最適解を求めることもある。