상태 피드백 제어는 시스템의 모든 상태 변수를 측정하여 이를 기반으로 제어 입력을 결정하는 방법이다. 상태 공간 표현에서 시스템의 상태를 측정하고, 이를 바탕으로 제어기에서 원하는 동작을 얻기 위해 피드백을 적용하는 것이 핵심이다. 상태 피드백은 선형 대수학적인 기법을 이용해 시스템을 원하는 폐루프 특성으로 변환할 수 있다.

이 방식의 장점은 설계의 유연성이 높다는 점이다. 제어기의 이득을 조정함으로써 시스템의 성능을 쉽게 개선할 수 있다. 그러나 모든 상태 변수를 측정하는 것이 어렵거나 불가능한 경우가 많아 상태 관측기를 함께 사용하는 경우가 많다.