Η θεωρία συστημάτων είναι συνήθως η διεπιστημονική μελέτη πολύπλοκων δομών που μπορεί να συμβούν στη φύση, την κοινωνία ή την επιστήμη. Τα παραδείγματα πολύπλοκων δομών μπορεί να ποικίλλουν πολύ, συνεπάγοντας τα πάντα, από αποικίες μυρμηγκιών μέχρι πολιτικά κόμματα και γλώσσες. Οι θεωρητικοί συστημάτων μπορεί να αναλύσουν πώς σχηματίζονται τέτοια συστήματα, πώς λειτουργούν ή ποιος είναι ο επιδιωκόμενος στόχος ενός συστήματος.
Το πεδίο της θεωρίας συστημάτων προέκυψε ως απόρροια βιολογικών μελετών. Ακολουθώντας την ανάλυση των οικολογικών συστημάτων στη φύση, οι θεωρητικοί συστημάτων εφάρμοσαν τη βασική λογική των συστημάτων σε μη οικολογικά φαινόμενα. Πρωτοπόροι στον τομέα, όπως ο Ούγγρος επιστήμονας Bela H. Banathy, υποστήριξαν ότι ένας σαφής ορισμός της έννοιας του συστήματος είναι αναπόσπαστο μέρος της θέσπισης των θεμελίων οποιασδήποτε επιστήμης, ενώ ταυτόχρονα καθορίζει τη δυνατότητα ανάπτυξής της.
Πολλοί θεωρητικοί συστημάτων προσπάθησαν να αναπτύξουν μια γενική θεωρία που θα εξηγούσε τη λειτουργία οποιουδήποτε νοητού συστήματος. Αυτή η προσέγγιση θα εξηγούσε συστήματα τόσο διαφορετικά όσο μια κυψέλη ή μια κυβέρνηση σύμφωνα με τις ίδιες γενικές αρχές και νόμους. Μια τέτοια υπόθεση συνάγει ότι υπάρχει μια βασική λογική αναπόσπαστο σε όλα τα συστήματα.
Σύμφωνα με τη συζήτηση στην ακαδημαϊκή βιβλιογραφία σχετικά με το τι ακριβώς συνιστά ένα σύστημα, έχουν προταθεί πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις στη θεωρία συστημάτων. Κοινώς, τα βασικά χαρακτηριστικά ενός συστήματος έχουν προσδιοριστεί ως η σχέση μεταξύ των αντιληπτών μεμονωμένων μερών για να σχηματίσουν μια ολιστική οντότητα. Αυτή η προσέγγιση ορίζει τη συνοχή ενός συστήματος σύμφωνα με ομοιόμορφα σύνολα σχέσεων και προτύπων συμπεριφοράς, γνωστά και ως κλειστό σύστημα. Για παράδειγμα, το σύστημα μιας αποικίας μυρμηγκιών αποτελείται από τα διάφορα πρότυπα συμπεριφοράς των συγκεκριμένων μυρμηγκιών που είναι μέλη της. Αυτές οι διαφορετικές συμπεριφορές θα σχετίζονται με τη σειρά τους μεταξύ τους, δίνοντας την έννοια της συνολικής ομοιογένειας ενός συστήματος που ορίζεται από την άποψη της συνεπούς λειτουργίας του.
Ορισμένοι ακαδημαϊκοί αντιτίθενται στην έννοια του κλειστού συστήματος με την έννοια του ανοιχτού συστήματος. Υποστηρίζουν ότι ο ορισμός οποιουδήποτε κλειστού συστήματος περιλαμβάνει μια πλάνη μείωσης που απλοποιεί τη φύση ενός συστήματος. Αντίθετα, οι θεωρητικοί του ανοιχτού συστήματος τονίζουν ότι πολλές φορές τα συστήματα μπορούν να οριστούν ως προς το τι αποκλείουν, σε αντίθεση με το τι περιλαμβάνουν, ή ότι μέρη που δεν θεωρούνται ως μέρος ενός συστήματος, μπορούν να ενσωματωθούν σε αυτό.
Έννοιες όπως η εμφάνιση αποτελούν επίσης σημαντικό μέρος της θεωρίας συστημάτων. Το Emergence περιγράφει το φαινόμενο του πώς ένα απλό σύνολο σχέσεων μεταξύ των μερών μπορεί να δημιουργήσει κάτι εντελώς ετερογενές σε αυτά τα μέρη. Συνήθη παραδείγματα εμφάνισης περιλαμβάνουν το Διαδίκτυο και το χρηματιστήριο.