El término arbitrio judicial se refiere a la facultad que tienen los jueces para aplicar penas a los delitos según su propio criterio.
Esta capacidad implica que el legislador puede dejar las penas indeterminadas, permitiendo al juez actuar con soberanía en su decisión.
Así, el arbitrio judicial representa una evolución desde un sistema legal rígido hacia uno más flexible, donde se consideran las necesidades sociológicas de la sociedad actual.
Facultad inherente a los juzgadores de aplicar libremente a los delitos las penas que estimen procedentes con arreglo a su personal criterio. El arbitrio supone por parte del legislador una indeterminación previa de la pena, indeterminación que puede ser absoluta o relativa. La primera no reconoce tope alguno; el juez es soberano para imponer la pena que estime conveniente sin obedecer otro mandato que el de su libre apreciación. La segunda concede al juzgador un margen de movimientos para que dentro de los límites, más o menos amplios, señalados por el legislador module la pena según la estimación que su criterio le dicte.
Desde el automatismo absoluto de la ley, imperante en las organizaciones primitivas, donde el talión relacionaba directa y materialmente el delito con la pena, se ha pasado a una considerable ampliación en las facultades de los juzgadores, que así pueden proveer a necesidades sociológicas muy dignas de tenerse en cuenta en los modernos países civilizados. De todos modos no ha podido llegarse a la indeterminación total de la pena o criterio absoluto del arbitrio judicial, pues hasta en el Estado de Nueva York, que fue donde con mayor pureza fructificó el llamado sistema de las sentencias indeterminadas, ha aparecido una considerable serie de limitaciones y atenuaciones. Por ello el arbitrio judicial se entiende hoy en el sentido de indeterminación relativa.
La diversidad de grados y matizaciones que todo lo relativo puede encerrar impide citar las aplicaciones concretas que del arbitrio judicial muestran los códigos penales europeos y americanos. En el español, en cuanto a las penas privativas y restrictivas de libertad, se acepta el sistema de los marcos penales, que divide en tres periodos denominados grados —máximo, medio y mínimo— el tiempo comprendido entre los límites de cada marco y concede al juez la facultad de aplicar la pena que estime conveniente de entre las encerradas en cada uno de ellos según el mal producido y la personalidad del delincuente. En las penas pecuniarias el arbitrio es mayor en cuanto pueden los tribunales recorrer libremente del mínimo al máximo la multa aplicada. También se encuentran aplicaciones más intensas de la libertad judicial en casos especialmente considerados por la ley, cuando ocurre una circunstancia de atenuación muy calificada, en caso de doble reincidencia, etc.