多帶圖靈機和圖靈機類似,唯一的不同在於它可以有 k > 1 {\displaystyle k>1} 條紙帶,每條紙帶上 都有一個讀寫頭。其狀態轉移函數 δ {\displaystyle \delta } 修改為:
此處 k {\displaystyle k} 是帶子的數目。表達式
其中 m i {\displaystyle m_{i}} = L 或 R, 說明若機器處於狀態 q {\displaystyle q} , 讀寫頭 1 , 2 , … , k {\displaystyle 1,2,\ldots ,k} 所讀出的符號分別為 x 1 , x 2 , … , x k {\displaystyle x_{1},x_{2},\ldots ,x_{k}} , 則轉移到新狀態 q ′ {\displaystyle q'} , 將讀寫頭 1 , 2 , … , k {\displaystyle 1,2,\ldots ,k} 下的符號分別修改為 x 1 ′ , x 2 ′ , … , x k ′ {\displaystyle x'_{1},x'_{2},\ldots ,x'_{k}} , 並將讀寫頭 i {\displaystyle i} 按照 m i {\displaystyle m_{i}} 所指示的方向移動, m i = L {\displaystyle m_{i}=L} 讀寫頭 i {\displaystyle i} 向左移, m i = R {\displaystyle m_{i}=R} 讀寫頭 i {\displaystyle i} 向右移。
可以證明,對於任意一個多帶圖靈機 M {\displaystyle M} ,存在一個單帶圖靈機 M ′ {\displaystyle M'} ,滿足 L ( M ) = L ( M ′ ) {\displaystyle L(M)=L(M')} 。