משטר טוטליטרי הוא סוג של משטר דיקטטורי, שבמסגרתו גם ניהול חיי המדינה וגם ניהול חיי הפרט כפופים למרּות השלטון. משטר טוטליטרי שואף לחדור לכל תחומי החיים - לפוליטיקה, לכלכלה, לחברה, לחינוך ולתרבות - ולעצב אותם על פי תפיסתו.
החוקרים קרל פרידריך וזבגנייב בז'ז'ינסקי טוענים כי כל המשטרים הטוטליטריים שהתפתחו במאה ה-20 מאופיינים בתכונות יסוד דומות: הם מבוססים על אידאולוגיה רשמית אחת, המכתיבה לאזרחי המדינות כיצד לפעול בכל תחומי החיים. האידאולוגיה הטוטליטרית מציגה אידאל, חזון, שבכדי להשיגו השלטון רשאי לרמוס את זכויות האדם והאזרח, ובהן: הזכות לחירות, לשוויון, לכבוד, להליך משפטי הוגן ולפרטיות. המשטרים הטוטליטריים מתכוונים לשנות את החברה ואת בני האדם ולהתאים אותם לאידאולוגיה שלהם. כל המשטרים הטוטליטריים מבקשים לעצב "אדם חדש", ולכן הם פועלים להשגת שליטה מוחלטת באזרחים, עד כדי פיקוח על חיי היומיום שלהם ואפילו הכוונת מחשבותיהם.
לטענת פרידריך וּבז'ז'ינסקי, במדינות שמשטרן טוטליטרי קיימת רק מפלגת המונים אחת - ובראשה מנהיג חזק, כול יכול, שהוא הסמכות העליונה. בעזרת המנגנון המפלגתי המנהיג מצליח לגייס אנשים מכל שכבות החברה ובכל רחבי המדינה.
תפקידים במפלגה נמסרים לאנשים על פי הוראת המנהיג. חברי המפלגה חדורי אמונה באידאולוגיה של המפלגה ובפעולותיה. הם מצייתים למנהיג, מתגייסים למשימות שהטיל עליהם, קשובים למשנתו ומפיצים אותה. פולחן אישיות מתנהל סביב המנהיג בחייו, ולעתים גם לאחר מותו.
השליטים הטוטליטרים מטילים פיקוח נּוקשה על דעת הקהל ומכתיבים אותה באמצעות שליטה מוחלטת באמצעי תקשורת ההמונים - בעיתונות, ברדיו, בקולנוע, בטלוויזיה וכיום גם באינטרנט. כך הם מונעים זרימה חופשית של מידע אל הציבור, ומפיצים תעמולה המיועדת לחזק את השלטון ולמנוע כל ביקורת ציבורית או אפילו מחשבה ביקורתית של יחידים. השליט הטוטליטרי מפיץ את תעמולתו באספות המונים בנאומים מלבי יצרים ומשלהבי רגשות, ולא בעזרת טיעונים המבוססים על חשיבהׁשקּולה וביקורתית. סיסמאות, דגלים, סמלים ומצעדים אף הם כלים המשמשים להפצת תעמולה המציגה את האידאולוגיה הטוטליטרית כאמת אחת ויחידה. גיוס ההמון באספות עם, מצעדים וטקסים מסייע לשליט הטוטליטרי לבסס את משטרו.
כל המשטרים הטוטליטריים מפעילים אמצעי טרור: טרור פיזי - בעזרת משטרה חשאית המשמשת זרוע של השלטון, עוצרת אנשים ומחזיקה בהם בכוח; טרור המבוסס על החוק - על ידי מערכת חוקים, צווים ובתי משפט המנהלים משפטי ראווה ומטילים פסקי דין אכזריים; טרור פסיכולוגי - העושה שימוש בשטיפת מוח כדי להעביר אל האזרחים את המסִרים של השלטון. בדרכי טרור אלו המשטר מפקח על כלל האזרחים, ובתוכם - על יחידים וקבוצות המוגדרים כאויביו ; אזרחים נחטפים ונעלמים, ואחרים מוצאים להורג בלי משפט. השליט הטוטליטרי מבקש לכוון את התנהגות ההמון ואת אורח חייו בהתאם לרצונו, בלי להתחשב כלל באדם היחיד - ברעיונותיו, בשאיפותיו, בערכיו.
לטענת פרידריך ובז'ז'ינסקי, במשטרים טוטליטריים קיים פיקוח ריכוזי על השימוש בנשק. ואולם יש חוקרים המערערים על טענה זו מפני שגם במדינות דמוקרטיות יש צבא אחד ומשטרה אחת, והם נמצאים בפיקוח ממשלתי.
במשטרים הטוטליטריים קיים פיקוח ריכוזי גם על כלכלת המדינה - החיים הכלכליים מוכתבים מלמעלה על ידי המשטר ומגויסים לצורכי המדינה.
לתכונות המשטרים הטוטליטריים שמציינים פרידריך ובז'ז'ינסקי מוסיפים חוקרים תכונה נוספת - מדיניות תוקפנית. המדיניות התוקפנית מתבטאת בייזּום מלחמות, בכיבושים ובסיפוח אזורים. באמצעות המדיניות התוקפנית מבקשים השליטים הטוטליטרים להקים אימפריה, לייסד ממלכה, ובכך להציג את העוצמה הפוליטית שלהם. חוקרים אחרים מבקרים את המודל שמציגים פרידריך ובז'ז'ינסקי וטוענים כי זהו מודל כוללני, ובמציאות לא התקיים באף מדינה משטר טוטליטרי שהיו בו כל המרכיבים האלה.