非线性自回归模型（nonlinear autoregressive model），理学-统计学-数理统计-时间序列，自回归函数为非线性函数形式的时间序列模型。如果时间序列满足如下关系式：式中非线性函数为自回归函数；序列为独立同分布随机变量序列；；，且对任意固定的，与独立。非线性自回归模型一般简记为。从定义可知，当自回归函数是关于时间序列的线性函数时，即为线性模型。为了更深入地研究非线性自回归模型的性质，对非线性函数的各种特殊类型分别进行讨论是研究重点。当自回归函数是任意元函数时，称上述模型为非参数型模型，当自回归函数为给定非线性函数，且仅依赖于有限个参数时，称上述模型为参数型模型。为了计算方便，模型的简单类型更具有实用价值。例如下面这个模型：式中为已知函数；只有为未知参数；为参数的个数（可以不同于）。此类模型是非线性自回归模型的一个重要研究内容，对于参数而言，此模型是线性的，易于拟合计算。对于序列的动态结构变化而言，此模型是非线性的，所以具有刻画时间序列非线性特征的功能。