在自動機理論中，順序邏輯是一種邏輯電路，其輸出取決于其輸入信號的現值和過去輸入的序列，即輸入歷史。這與組合邏輯形成對比，后者的輸出僅是當前輸入的函數。也就是說，順序邏輯有狀態（記憶），而組合邏輯沒有。順序邏輯被用來構建有限狀態機，這是所有數字電路的基本構建模塊。幾乎所有實用數字設備中的電路都是組合邏輯和順序邏輯的混合體。一個熟悉的順序邏輯設備的例子是帶有頻道上升和頻道下降按鈕的電視機。按下向上的按鈕給電視一個輸入，告訴它切換到它當前接收的頻道之上的下一個頻道。如果電視在第5個頻道上，按向上鍵就會切換到第6個頻道。然而，如果電視在8頻道上，按上鍵就會切換到9頻道。為了使頻道選擇正確運行，電視必須知道它目前接收的是哪個頻道，這是由過去的頻道選擇決定的。電視機將當前的頻道存儲為其狀態的一部分。當給它一個頻道上升或下降的輸入時，頻道選擇電路的順序邏輯從輸入和當前頻道中計算出新的頻道。數字順序邏輯電路分為同步和異步類型。在同步順序電路中，器件的狀態只在離散的時間內響應時鐘信號而變化。在異步電路中，設備的狀態可以在任何時候響應變化的輸入而變化。

今天幾乎所有的順序邏輯都是時鐘或同步邏輯。在同步電路中，一個被稱為時鐘（或時鐘發生器）的電子振蕩器產生一連串的重復脈沖，稱為時鐘信號，分配給電路中的所有記憶元件。順序邏輯中的基本存儲元件是觸發器。每個觸發器的輸出只有在被時鐘脈沖觸發時才會發生變化，因此整個電路中的邏輯信號的變化都是在同一時間、以固定的時間間隔開始的，與時鐘同步。電路中所有存儲元件（觸發器）在任何給定時間的輸出，它們所包含的二進制數據，被稱為電路的狀態。同步電路的狀態只在時鐘脈沖時改變。在每個周期，下一個狀態由當前狀態和時鐘脈沖發生時的輸入信號值決定。同步邏輯的主要優點是其簡單性。對數據進行操作的邏輯門需要有限的時間來響應其輸入的變化。這被稱為傳播延遲。時鐘脈沖之間的間隔必須足夠長，以便所有的邏輯門都有時間對變化作出反應，并在下一個時鐘脈沖發生前將其輸出穩定在邏輯值。只要滿足這個條件（忽略某些其他細節），就能保證電路的穩定和可靠。這決定了同步電路的xxx工作速度。同步邏輯有兩個主要缺點。可能的xxx時鐘速率是由電路中最慢的邏輯路徑決定的，也就是所謂的關鍵路徑。每個邏輯計算，從最簡單的到最復雜的，都必須在一個時鐘周期內完成。因此，快速完成計算的邏輯路徑大部分時間是空閑的，等待下一個時鐘脈沖的到來。

因此，同步邏輯可能比異步邏輯要慢。加快同步電路的一個方法是將復雜的操作分成幾個簡單的操作，這些操作可以在連續的時鐘周期內執行，這種技術被稱為流水線。這種技術在微處理器設計中被廣泛使用，有助于提高現代處理器的性能。時鐘信號必須被分配到電路中的每個觸發器。由于時鐘通常是一個高頻信號，這種分配會消耗比較大的功率，并耗散很多熱量。即使是無所事事的觸發器也會消耗少量的功率，從而在芯片中產生廢熱。在電池供電的設備中，需要額外的硬件和軟件復雜性來降低時鐘速度或在設備沒有被積極使用時暫時關閉時鐘，以保持可用的電池壽命。異步順序邏輯異步順序邏輯不通過時鐘信號同步；電路的輸出直接響應輸入的變化而變化。異步邏輯的優點是它可以比同步邏輯更快，因為電路不需要等待時鐘信號來處理輸入。