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系統科學是以系統爲研究對象的基礎理論和應用開發的學科組成的學科羣。它着重考察各類系統的關係和屬性，揭示其活動規律，探討有關係統的各種理論和方法。系統科學的理論和方法正在從自然科學和工程技術向社會科學廣泛轉移。系統論認爲，整體性、關聯性，等級結構性、動態平衡性、時序性等是所有系統的共同的基本特徵。這些，既是系統所具有的基本思想觀點，而且它也是系統方法的基本原則，表現了系統論不僅是反映客觀規律的科學理論，也具有科學方法論的含義，這正是系統論這門科學的特點。
系統論的核心思想是系統的整體觀念。任何系統都是一個有機的整體，它不是各個部分的機械組合或簡單相加，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的性質。系統中各要素不是孤立地存在着，每個要素在系統中都處於一定的位置上，起着特定的作用。要素之間相互關聯，構成了一個不可分割的整體。要素是整體中的要素，如果將要素從系統整體中割離出來，它將失去要素的作用。正象人手在人體中它是勞動的器官，一旦將手從人體中砍下來，那時它將不再是勞動的器官了一樣。
如果我們去追溯控制論思想的源流，就能發現它至少是三條悠長的支流匯合的結果。
一條是數學和物理的發展。特別是19世紀末20世紀初，麥克斯韋、玻爾茲曼和吉布斯推動了統計物理的建立，20世紀20年代後，量子力學又建立起來了。有不少科學家認爲：與其說我們這個世界是建立在必然性之上的，倒不如說是建立在偶然性之上的，許多物理定律僅僅是大量事件統計平均的結果。科學的發展迫使人們回答必然性和偶然性之間的關係。於是，確定性與非確定性以及它們之間關係的研究成爲科學界最熱門的課題。概率論的成熟，熱力學中的熵直至信息論的提出，就是這一研究的逐步深入。 另一條支流是生物學和生命科學的進展。科學家早就發現，生物界不是一個充滿必然性的機械世界，另一方面，生物個體行爲也不能用統計力學和量子力學所用的純或然語言來刻畫。生命的活動中既有或然性，也有必然性。生命是怎樣把必然與偶然統一起來的?科學家對生命的機制發生了濃厚興趣。20世紀三四十年代，生物學家提出了“穩態” 概念，意味着人類對這一問題的認識已推進到新的階段，它直接爲控制論的誕生奠定了基礎。 第三條支流是人類對思維規律的探討。它集中地反映在計算機制造和數理邏輯的進展。數學家特別是計算機的研製者們企圖用數學語言來模擬人的思維過程。第二次大戰前後，電子計算機的製造成爲控制論成熟的前奏曲。
在 20世紀40年代，標誌着這三條支流匯合的科學著作終於出現了。1947年，維納的《控制論》就是作爲統一它們的最初嘗試。儘管維納的這本書中有許多錯誤，有很多大膽的但後來被證明是不妥切的設想，但這本書震動了科學界。科學家們被建立各門學科的統一方法論的雄心所吸引。一大批各個領域中的專家紛紛互相對話，控制論、系統論成爲二次大戰後直至今天的不可忽視的科學思潮。
在控制論中，“控制”的定義是：爲了“改善”某個或某些受控對象的功能或發展，需要獲得並使用信息，以這種信息爲基礎而選出的、於該對象上的作用，就叫作控制。由此可見，控制的基礎是信息，一切信息傳遞都是爲了控制，進而任何控制又都有賴於信息反饋來實現。信息反饋是控制論的一個極其重要 的概念。通俗他說，信息反饋就是指由控制系統把信息輸送出去，又把其作用結果返送回來，並對信息的再輸出發生影響，起到制約作用，以達到預定的目的。
信息是指無法預測的實驗結果，與物質和能量並列爲世界的三大要素，對應物質循環、能量流動和信息傳遞這三大過程。
近代科學的重要成就，就是發現物質的守恆和能量的守恆。愛因斯坦提出物質和能量可以相互轉化（E=mc²），但是一切物質和能量的總和依然是守恆的。而信息是不守恆的，並且一切信息的總和總是隨時間單調遞增的。（後來經證明信息是守恆的，注意：此處爲筆者添加。）
熱力學第二定律指出，世界的無序性（即“熵”）總是增加的。意圖減少某一體系的熵的努力，必然造成其他體系的熵更大程度的增加。熵的這一特點跟信息一致。 信息量:實驗結果的可預測性越小，隨機性就越大，包含的信息量也就越大。比如，“明天太陽會升起”所包含的信息量小於“明天會有日食”所包含的信息量，因爲明天太陽是一定會升起的，而日食是難以預測的。
混沌(chaos)，是指貌似隨機的事件的內在聯繫。混沌學着眼於發掘隱藏的模式，細微的差別，事物的敏感性(sensitivity)，和隨機事物的規則。其主題是控制，創造和微妙。混沌運動是不可積的動力系統中的運動。
湍流是一種典型的混沌運動，流體的每一部分對其他部分都有影響，雜亂無章的水流從宏觀上看形成漩渦，這是一種自組織(self-organized)系統。互聯網也是一種動態開放、自發組織(spontaneously organized)的系統。
分岔點標誌着隨機漲落由於反饋而被放大的點，互相連接的反饋環產生宏觀系統狀態的演變，當正負反饋結合(conjunct)，就會產生新的動態平衡(dynamic balance)，這些產生反饋的部分稱爲奇異吸引子(strange attractor)。
對於一般吸引子(common attractor)，在數學空間中繪製其行爲時，會發現其具有重複性。當這些重複彼此間有細微差別——而差別間體現特定規則度(particular regularity)——稱爲吸引子的奇異性(strangeness)，體現了系統的魯棒性(robustness)。整體的奇異吸引子潛藏着奇異吸引子之子集，體現了內在多樣性(internal diversity)。
人腦的自相似褶皺由神經元的混沌自組織運動與遺傳程序所形成，是一種分形結構。將一張紙揉成紙團，其維度介於二維和三維之間。假設一條線不斷彎曲，以至於經過平面上的所有點，那麼在一定意義上，線就是平面，兼具一維和二維。
耗散系統和保守系統的根本區別在於有無吸引子。熱力學第二定律第一次揭示了物理過程的不可逆性，普里高津認爲，不可逆性——以及由此引發的正的熵增、和對稱性的破缺——是普適的。
耗散論把宏觀系統區分爲三種：
- 與外界既無能量交換又無物質交換的孤立系；
- 與外界有能量交換但無物質交換的封閉系；
- 與外界既有能量交換又有物質交換的開放系；
孤立系統永遠不可能自發地形成有序狀態，其發展的趨勢是“平衡無序態”；封閉系統在溫度充分低時，可以形成“穩定有序的平衡結構”；開放系統在遠離平衡態並存在負熵流時，可能形成“穩定有序的耗散結構”。
耗散結構是在遠離平衡區的、非線性的、開放系統中所產生的一種穩定的自組織結構，由於存在非線性的正反饋相互作用，能夠使系統的各要素之間產生協調動作和相干效應，使系統從雜亂無章變爲井然有序。
例如，生物機體是一種遠離平衡態的有序結構，它只有不斷地進行新陳代謝才能生存和發展下去，因而是一種典型的耗散結構。人類是一種高度發達的耗散結構，具有最爲複雜而精密的結構和嚴謹協調的有序化功能。
耗散結構論認爲，耗散結構的有序化過程往往需要以環境更大的無序化爲代價，因此從整體上講，由耗散結構本身與周圍環境所組成的更大範圍的物質系統，仍然是不斷朝無序化的方向發展，仍然服從熱力學第二定律。由此可見，達爾文的進化論所反映的系統從無序走向有序，以及克勞修斯的熱力學第二定律所反映的系統從有序走向無序，都只是宇宙演化序列中的一個環節。
協同論主要研究遠離平衡態的開放系統在與外界有物質或能量交換的情況下，如何通過自己內部協同作用，自發地出現時間、空間和功能上的有序結構。
協同論認爲，千差萬別的系統，儘管其屬性不同，但在整個環境中，各個系統間存在着相互影響而又相互合作的關係。其中也包括通常的社會現象，如不同單位間的相互配合與部門間關係的協調，企業間相互競爭的作用，以及系統中的相互干擾和制約等。協同論指出，大量子系統組成的系統，在一定條件下，由於子系統相互作用和協作， 這種系統會研究內容，可以概括地認爲是研究從自然界到人類社會各種系統的發展演變，探討其轉變所遵守的共同規律。應用協同論方法，可以把已經取得的研究成 果，類比拓寬於其它學科，爲探索未知領域提供有效的手段，還可以用於找出影響系統變化的控制因素，進而發揮系統內子系統間協同作用。
協同論揭示了物態變化的普遍程式：“舊結構→不穩定性 →新結構”，即隨機“力”和決定論性“力”之間的相互作用把系統從它們的舊狀態驅動，並且確定應實現的那個新組態。由於協同論把它的研究領域擴展到許多學科，並且試圖對似乎完全不同的學科之間增進“相互瞭解”和“相互促進”。
在自然界和人類社會活動中，除了漸變的和連續光滑的變化現象外，還存在着大量的突然變化，突變論認爲，系統所處的狀態，可用一組參數描述。當系統處於穩態時，標誌該系統狀態的某個函數就取唯一的值。當參數在某個範圍內變化，有不止一個極值時，系統必然處於不穩定狀態。雷內託姆指出：系統從一種穩定狀態進入不穩定狀態，隨參數的再變化，又使不穩定狀態進入另一種穩定狀態，那麼，系統狀態就在這一剎那間發生了突變。突變論給出了系統狀態的參數變化區域。
突變論提出，高度優化的設計很可能有許多不理想的性質，因爲結構上最優，常常聯繫着對缺陷的高度敏感性，就會產生特別難於對付的破壞性。在工程建造中，高度優化的設計常常具有不穩定性，當出現不可避免的製造缺陷時，由於結構高度敏感，其承載能力將會突然變小，而出現突然的全面的塌陷。突變論不僅能夠應用於許多不同的領域，而且也能夠以許多不同的方式來應用。