Tilakaaviolla esitetään luokan tilakäyttäytymistä. Kaavio sisältää tiloja ja niiden välisiä siirtymiä. UML käyttää Harelin tilakarttoja (David Harel 1987), joissa tila voi olla hierarkkinen. Tilakaaviossa on yksi alkutila, jota merkitään mustalla umpinaisella ympyrällä. Tilakaaviossa voi olla yksi tai useampi lopputila. Lopputilaa merkitään umpinaisella ympyrällä, jonka ympärillä on ohut ympyrä.
Tilakaavioita käytetään kuvaamaan järjestelmän käyttäytyminen. Tilakaaviot kuvaavat mahdollisia tiloja, jotka voivat vastaanottaa tapahtumia. Tapahtumista riippuen siirtymiä voi olla tilasta toisiin tiloihin tai itseensä.
Tilakaaviolla yleensä esitetään graafisesti tilakone. Toinen mahdollinen esitys on tilasiirtymäkaavio.
Tilakoneen tilakaavion perinteinen muoto on suunnattu graafi, johon kuuluu seuraavat elementit[1]lähde tarkemmin? [2]lähde tarkemmin?:
Tulosfunktio ω , joka esittää tulo- ja lähtösymbolien välisen riippuvuuden matemaattisesti esitettynä symboleilla ω : Σ × Q→ Z.