Un sistema electoral es un conjunto de reglas que determinan cómo se llevan a cabo las elecciones y los referendos y cómo se determinan sus resultados. Estas reglas rigen todos los aspectos del proceso de votación: cuándo se realizan las elecciones, a quién se le permite votar, quién puede presentarse como candidato, cómo se marcan y emiten las papeletas de votación, cómo se cuentan las papeletas de votación (método electoral), límites en el gasto de campaña, y otros factores que pueden afectar el resultado. Los sistemas electorales están definidos por las Constituciones y las leyes electorales, por lo general son conducidas por comisiones electorales y pueden usar múltiples tipos de elecciones para diferentes cargos.
En un sentido más restringido Xavier Torrens ha definido el sistema electoral como «el conjunto de métodos para traducir los votos de los ciudadanos en escaños de representantes» y ha señalado sus cinco componentes fundamentales (que son interdependientes): la circunscripción electoral, la forma de la candidatura, la estructura del voto, la barrera electoral y la fórmula electoral. La estructura del voto y la forma de la candidatura cumplen la función de «trasladar las preferencias políticas de las ciudadanas y los ciudadanos a un tipo de modalidad de voto»; los otros tres componentes, «trasladar los votos a escaños».[1]
La diferente combinación de los cinco componentes dan lugar a dos grandes tipos de sistemas electorales: el mayoritario y el proporcional. En el primero existe una gran diferencia entre la proporción de los votos obtenidos y la proporción del número de escaños, mientras que en el segundo el porcentaje de votos que reciben las candidaturas se traduce en un porcentaje similar del número de escaños que les son asignados en el órgano electo. El sistema mayoritario privilegia la gobernabilidad sobre el pluralismo político, mientras que en el proporcional ocurre lo contrario.[2] Existen algunos sistemas «mixtos» que intentan combinar los dos sistemas.
El estudio de los métodos electorales formalmente definidos se llama teoría de la elección social o teoría del voto, y este estudio puede tener lugar dentro del campo de la ciencia política, la economía o las matemáticas, y específicamente dentro de los subcampos de la teoría de juegos y el diseño de mecanismos. Las pruebas de imposibilidad como el teorema de la imposibilidad de Arrow demuestran que cuando los votantes tienen tres o más alternativas, no es posible diseñar un sistema de votación que permita reflejar las preferencias de los individuos en una preferencia global de la comunidad. El motivo es que es relativamente probable que se produzca un empate entre tres o más alternativas, de forma que, por ejemplo, la alternativa A sea preferida a la B, la B a la C y la C a la A.