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经过近40年的评介、研究和应用，系统思想和方法已在相当程度上融入我国自然科学、社会科学、工程技术、经营管理以及其他领域广大工作者的知识结构中。从1978年起，在钱学森的带领和推动下，我国学者按科学观点对系统科学的各个方面进行研究，涉及学科命名、定义、特点、研究对象、体系结构、产生发展的背景和道路、与其他学科的关系、在现代科学技术总体系中的地位、对社会发展的影响等理论问题。由此开辟的研究领域，可称为系统科学论。
按照钱学森的观点，各门科学都以客观世界为研究对象。研究无限、多样、复杂的客观世界，更须从不同的视角去观察。如物质运动的角度，数量关系的角度，等等。从不同角度观察同一对象世界，进入观察者视野的现象和事实便不同，从而形成不同的知识体系，即不同的学科门类。从系统的角度观察客观世界所建立起来的科学知识体系，就是系统科学。这是把系统科学与自然科学、社会科学、思维科学等学科区分开来的基本标志。
什么是系统意义？这个概念联系着另一个概念——系统性。不可把系统性与整体性当作一回事。整体性、秩序性、组织性、目的性、演化性等，都属于系统性范畴。一切呈现系统性的现象，都是具有系统意义的现象。在现实生活和理论探讨中，凡着眼于处理部分与整体、差异与统一、结构与功能、自我与环境、有序与无序、合作与竞争、行为与目的、阶段与全过程等相互关系的问题，都是具有系统意义的问题。或者说，凡需要处理多样性的统一、差异的整合、不同部分的耦合、不同行为的协调、不同阶段的衔接、不同结构或形态的转变以及总体布局、长期预测、目标优化、资源配置、信息的创生与利用之类问题，都是具有系统意义的问题。
不可把系统科学简单地看作交叉科学或边缘科学。系统现象并非只出现于某些学科的边缘或交叉地段，它普遍存在于一切学科领域。系统科学是研究这类现象共性的学问。耗散结构论、超循环论、突变论、分形论等著名系统理论，对系统科学的发展有重大贡献。
钱学森发现自然科学有三个层次：工程技术层次，如水利工程、电气工程等；技术科学层次，如水力学、电工学等；基础科学层次，如物理学、生物学等。自然科学又通过自然辩证法这座桥梁与哲学联系起来。钱学森重新界定了已建立的学科分支，发现系统科学已具备工程技术（包括系统工程、自动化技术、信息技术）与技术科学（包括运筹学、控制学、信息学）两个层次，但基础科学层次仍是空白。他由此提出尽早建立系统科学体系的号召，指出关键是填补基础科学层次的空白，并把它命名为系统学。分形与混沌理论的发展，为系统科学的发展进一步奠定了数学理论基础。
系统科学既不属于自然科学，也不属于社会科学，而是另一个独立的学科门类。按照观察世界的不同视角，钱学森把现代科学划分为11大门类：自然科学、社会科学、数学科学、思维科学、系统科学、人体科学、行为科学、地理科学、军事科学、文艺科学、建筑科学。这就从原则上说明了系统科学与其他学科的区别。按分类逻辑看，这11大门类是并列的；若就学科内容看，系统科学与其他学科又相互交叉和贯通。自然科学、社会科学、思维科学等门类是按纵向划分的学科，分别研究客观世界的不同领域。但不论自然现象或社会现象，不论行为过程或思维过程，只要是系统问题，都可以撇开具体领域的特殊性质，仅仅当作系统来研究。
系统科学大量使用数学工具，有些分支甚至被视为现代数学的组成部分。系统科学与非线性科学、复杂性科学的关系，是当前学术界关心的突出问题。非线性科学相较于线性科学的研究，其复杂性大幅提高，现有的数学工具都不能充分地满足其要求。而分形几何学和混沌理论，为其提供了新的数学工具。
系统工程中，复杂性是一个难以精确定义的概念，复杂性科学是一个真正的“含糊概念”。但复杂性科学的出现是一种历史的必然，具有重大而深远的影响。应当从科学作为整体的历史演进的观点来认识它的产生。已有400年历史的经典科学本质上是简单性科学，其历史使命已基本完成，取而代之的新型科学正在形成之中。我们可以从不同侧面描述这种新型科学，主要研究复杂性就是它的特征之一，因而将其称为复杂性科学。
信息学的渊源应追溯到19世纪电报和电话的发明。电信技术的实践提出大量需要从理论上回答和进行定量计算的问题，把信息技术与数学、物理学、工程学联系起来，出现了对信息问题的早期研究。
控制学的渊源要追溯到瓦特蒸汽机调速器对自动调节技术的应用。蒸汽机的广泛使用所促成的大机器工业带来对自动化技术的社会需求，也产生了对控制理论的需求。运筹学和系统工程的渊源应追溯到19世纪末出现的垄断性大企业对经营管理技术的需求。最强大的动力来自战争的需求。第二次世界大战是定量化系统理论和工程技术发展的里程碑时期，战胜法西斯的需要把一大批有才干的科学家吸引到这些领域。信息学与信息技术，控制学与控制技术，运筹学与系统工程，这些学科一经产生就在社会生活各方面造成巨大影响，深刻地改变了现代社会的方方面面，这反过来又成为推动系统研究发展的强大力量。系统科学产生于20世纪70年代，因为只有到70年代才确立了系统科学这个概念（系统科学这一术语至迟在60年代中期已出现），明确了它的体系，并出现了一批基础科学层次的系统理论，初步具备了建立系统学的条件。下一章要着重介绍的分形几何学和混沌理论为系统科学建立了数学和动力学演化理论的基础。
钱学森是系统科学开创时期就参与研究工作的著名学者。20世纪50年代初，在被迫滞留美国的那些日子里，他从诺伯特·维纳的哲学意味颇浓的著作中提取能够直接应用于工程设计的内容，又从控制工程实践中提取新的控制理论研究思想，建立了工程控制论。回国后，他为国家培养了一批控制理论研究专家，组织指导了我国运筹学的研究。在领导我国航天科学技术的实践研究中，钱学森发展了自己的系统工程思想，提出了总体设计部思想，为日后的系统科学研究做了准备。
20世纪70年代末，钱学森二次“出山”，思维如脱缰之马，纵横驰骋于学术文化的不同领域。其中，他倾注心血最多的是系统科学。这个时期钱学森的主要贡献有以下七个方面：①总结我国航天系统工程的经验，吸取国外同行的成果和教训，提出一套颇具特色的系统工程理论。②从把握现代科学技术总体系入手，阐明系统科学的体系结构。③对系统学的对象、特点、建立途径作了深入探讨，提出一系列指导性意见。④创立开放的复杂巨系统理论，提出从定性到定量综合集成研讨体系的概念。⑤提出沟通系统科学与哲学的桥梁问题，阐明辩证唯物主义是系统科学的哲学基础，多方面探讨有关系统科学哲学的问题。⑥培养和团结了一批中青年学者，鼓励和指导他们从事系统研究。⑦反复宣传系统研究要坚持马克思主义哲学的指导，坚持从中国国情出发，既要吸收外国学者的成果，又不跟着人家跑，敢于创造具有中国特色的理论。这正是创立系统科学中国学派必须坚持的原则。这些工作使钱学森在我国系统科学史上占有重要地位。