以系统为研究对象的基础理论和应用开发的学科组成的学科群。它着重考察各类系统的关系和属性，揭示其活动规律，探讨有关系统的各种理论和方法。系统科学的理论和方法正在从自然科学和工程技术向社会科学广泛转移。
系统科学即以系统思想为中心、综合多门学科的内容而形成的一个新的综合性科学门类。系统科学按其发展和现状，可分为狭义和广义两种。
狭义的系统科学一般是指贝塔朗菲左其著作《一般系统论：基础、发展和应用》中所提出的将"系统"的科学、数学系统论、系统技术、系统哲学三个方面归纳而成的学科体系。
广义的系统科学包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学、突变论、运筹学、模糊数学、物元分析、泛系方法论、系统动力学、灰色系统论、系统工程学、计算机科学、人工智能学、知识工程学、传播学等一大批学科在内，是20世纪中叶以来发展最快的一大门综合性科学。
近年兴起的相似论、现代概率论、超熵论、奇异吸引学及混沌理论、紊乱学、模糊逻辑学等，也将进入广义系统科学并成为其重要内容。系统科学将众多独立形成、自成理论的新兴学科综合统一起来，具有严密的理论体系，它已为内外许多学者所关注和研究。20世纪60年代，美国将《系统工程》杂志改为《系统科学》。中国在技术领域的杂志则有《系统科学与教学》、《系统工程的理论和实践》、《系统工程学报》、《系统工程》等。许多学者提出了关于系统科学结构的许多见解。其中一种见解种认为，系统科学包括五个方面的内容：即系统概念、一般系统论、系统理论分析论、系统方法论和系统方法的应用。另一种见解认为系统科学是研究系统的类型、一般性质和运动规律的科学。这一科学体系包括系统学、系统方法学和系统工程学三部分。关于系统科学的内容和结构最详尽的框架，是我国著名科学家钱学森提出来的。他认为系统科学与自然科学和社会科学处于同等地位。他把系统科学的体系结构分为四个层次：第一层次是系统工程、自动化技术、通信技术等，这是直接改造自然界的工程技术层次；第二层有运筹学、系统理论、控制论、信息论等，是系统工程的直接理论，属技术科学层次；第三层次是系统学，它是系统科学的基本理论；最高一层将是系统观，这是系统的哲学和方法论的观点，是系统科学通向马克思主义哲学的桥梁和中介。
系统论将世界视为系统与系统的集合，认为世界的复杂性在于系统的复杂性，研究世界的任何部分，就是研究相应的系统与环境的关系。它将研究和处理对象作为一个系统即整体来对待。在研究过程中注意掌握对象的整体性、关联性、等级结构性、动态、平衡性及时序性等基本特征。系统论不仅是反映客观规律的科学理论，也是科学研究思想方法的理论。系统论的任务，不只是认识系统的特点和规律，反映系统的层次、结构、演化，更主要的是调整系统结构、协调各要素关系，使系统达到优化的目的，系统论的基本思想、基本理论及特点，反映了现代科学整体化和综合化的发展趋势，为解决现代社会中政治、经济、科学、文化和军事等各种复杂问题提供了方法论基础。
系统科学的发展和成熟，对人类的思维观念和思想方法产生了根本性的影响，使之发生了根本性的变革。系统科学的理论和方法已经广泛地渗透到自然科学和社会科学的各个领域。
系统思想是一般系统论的认识基础，是对系统的本质属性（包括整体性、关联性、层次性、统一性）的根本认识。系统思想的核心问题是如何根据系统的本质属性使系统最优化。
整体性 虽然系统是由要素或子系统组成的，但系统的整体性能可以大于各要素的性能之和。因此在处理系统问题时要注意研究系统的结构与功能的关系，重视提高系统的整体功能。任何要素一旦离开系统整体，就不再具有它在系统中所能发挥的功能。
关联性 关联性是指系统与其子系统之间、系统内部各子系统之间和系统与环境之间的相互作用、相互依存和相互关系。离开关联性就不能揭示复杂系统的本质。
层次性 一个系统总是由若干子系统组成的，该系统本身又可看作是更大的系统的一个子系统，这就构成了系统的层次性。T.米尔索姆曾把人类系统划分为11个层次。不同层次上的系统运动有其特殊性。在研究复杂系统时要从较大的系统出发，考虑到系统所处的上下左右关系。
统一性 一般系统论承认客观物质运动的层次性和各不同层次上系统运动的特殊性，这主要表现在不同层次上系统运动规律的统一性，不同层次上的系统运动都存在组织化的倾向，而不同系统之间存在着系统同构。
系统同构是一般系统论的重要理论依据和方法论的基础。系统同构一般是指不同系统的数学模型之间存在着数学同构。常见的数学同构有代数系统同构、图同构等。数学同构有两个特征：
第一、两个数学系统的元素之间能建立一一对应关系。
第二、两个数学系统各元素之间的关系，经过这种对应之后仍能在各自的系统中保持不变。
不同系统间的数学同构关系是等价关系，等价关系具有自返性、对称性和传递性，根据等价关系可将现实系统划分为若干等价类。同一等价类内，系统彼此等价。因此借助于数学同构的研究可在现实世界中各种不同的系统运动中找出共同规律。
研究数学同构有时要涉及数学同态。不同系统间的数学同态关系具有自返性和传递性，但没有对称性。因此数学同态只用于分类和模型简化，不能划分等价类。
对于许多复杂系统，不能用数学形式进行定量的研究,因此就有必要将数学同构的概念拓广为系统同构。人们常常把具有相同的输入和输出且对外部激励具有相同的响应的系统称为同构系统，而把通过集结使系统简化而得到的简化模型称为同态模型。一个系统根据研究的目的不同可以得出不同的同态模型，而对于结构和性能不同的系统，它们的同态模型的行为特征却可能存在着形式上的相似性。不同的学科领域之间和不同的现实系统之间存在着系统同构的事实，是各学科进行横向综合和建立一般系统论的客观基础。
本文所讲的解释结构模型，都是基于数学模型之间的同构转化，尤其是经典解释结构模型。
开放系统是一般系统论中最重要的基本概念。开放系统的特点是系统与外界环境之间有物质、能量或信息的交换。封闭系统则与此相反，它与外界环境之间不存在物质、能量或信息的交换。用系统思想来观察现实世界，几乎一切系统都是开放系统。物理学中的所谓孤立系统（即封闭系统）可看作是开放系统的一种特例。
为了明确一个系统的性质，必须首先确定系统边界，研究边界上的物质、能量或信息的交流情况。封闭系统一般具有刚性的不可贯穿的边界，而开放系统的边界具有可渗透性。但对于社会系统、经济系统、生态系统和观念系统，往往很难确定它们的边界。作为经典的解释结构模型，它是一个静态的，有人为的确定其边界。在一般性原则下可以对节点，即系统要素增加，或者开放条件下，系统的建立过程，我们讲讨论开放系统进行ISM建模。
热力学中的熵增加定律只能适用于孤立系统（即封闭系统），并不适用于开放系统。因为开放系统与环境之间有物质、能量或信息的交流，所以开放系统的运动在一定条件下可以是一个减熵的过程，能使系统趋向于组织化和有序化。系统有序化的方向正是系统所追求的目标方向，也表示了系统的目的性。复杂系统一般具有多目标，甚至互相矛盾的目标，这些目标需要通过各子系统之间的协调或协同作用才能达到。
因为开放系统与环境之间有物质、能量或信息的交流，开放系统的稳态是一种动态平衡。开放系统具有一定的自动调节能力，但保持系统的稳定性也有一定的限度。对于开放系统，从不同的初始条件出发和通过不同的途径可以达到相同的最终状态。这种现象称为系统的等终极性或系统发展的多途径性。对于各种社会系统, 可以针对不同的初始状态，采取多种发展途径，实现同一目标。这种系统往往没有唯一的最优解，具有一定的灵活性。
开放系统的演化过程在一定条件下是一个减熵的过程，使系统的组织化程度或有序化程度不断提高，系统内部结构更趋复杂而精致，功能更趋完善，系统逐渐由低级向高级发展。地球上生物进化的历程就是开放系统演化的一种重要模式。