借助进程代数，能够在较高的抽象层次描述多个并发进程之间的通信和同步。除了与系统并发相关的语法机制之外，进程代数还包含若干代数规则，用来构建进程、刻画性质。基于进程代数的描述，人们可以对进程间的等价性（主要体现为互模拟）进行形式推理。进程代数主要包括：由英国计算机科学家T.霍尔（Tony Hoare，1934～ ）在20世纪70年代末提出的通信顺序进程（communicating sequential processes; CSP）；由英国计算机科学家（Robin Milner，1934～2010）在1980年提出的通信系统演算（calculus of communicating systems; CCS）；由荷兰计算机科学家J.贝格斯特拉（Jan Bergstra，1951～ ）和J.W.克洛普（Jan Willem Klop）在20世纪80年代早期发展出的通信过程代数（Algebra of Communicating Processes with Abstraction; ACP）；基于1989年某国际标准化组织（International Organization for Standardization; ISO）标准制定的时态次序语言（language of temporal ordering specification; LOTOS）；以及π-演算、Ambient演算等。虽然进程代数拥有非常多的变体，如纳入随机、实时行为，以及包含分子相互作用的专业化的变体，但它们都有下列共同特征：①将独立进程之间的交互处理成通信（消息传递）而不是对共享变量的修改。②使用一小部分基元描述进程和系统，并使用运算符来组合这些基元。③为进程操作符定义代数规则，允许使用等式推理来操作进程表达式。

进程代数中的运算符和基元的数量通常相当少。例如，CCS的语法中仅包含七个基元和运算符。但这些元素已经足以对并发通信系统进行建模、推理。此外，简洁的语法定义非常有利于推理及验证的实施。

要定义进程代数，通常需要给出一组通道名，它代表进程间通信用到的端口集合。虽然在实际的实现中，通道往往具有复杂的内部结构，但这种结构在多数形式模型中会被抽象掉。除通道名外，还需要一组以算子构造进程的机制，具体包括：①基本动作。包括内部动作，消息的输入及消息的输出。②进程的并发组合。用来建模两个或多个进程同时并且彼此独立地执行。③进程的顺序操作。用来确定进程之间的先后关系。④通道的隐藏。用于在指定进程之间建立私有通道，以便其他进程不能通过隐藏通道进行交互。⑤递归或进程复制。仅使用前面列出的运算符，只能描述执行有限数量和有限长度的交互的进程。通过递归及复制，可以建模无限并发执行某特定交互，以及建模无限循环的进程。