Rekayasa sistem adalah pendekatan interdisipliner dan sarana untuk memungkinkan terwujudnya sistem yang berhasil (International Council on Systems Engineering, INCOSE).
Rekayasa sistem adalah pendekatan interdisipliner yang mendefinisikan keseluruhan upaya teknis dan manajerial yang diperlukan untuk mengubah sekumpulan kebutuhan, ekspektasi, dan kendala pelanggan menjadi sebuah solusi, serta untuk mendukung solusi tersebut sepanjang siklus hidupnya (ISO/IEC/IEEE 24765:2010).
Tujuan rekayasa sistem adalah untuk memandu pengembangan sistem yang kompleks dan terpadu. Sistem didefinisikan sebagai sekumpulan komponen yang saling berhubungan dan bekerja sama untuk mencapai tujuan bersama. Sistem intensif rekayasa yang kompleks terdiri atas beberapa elemen heterogen dan beragam yang saling terhubung dengan cara yang rumit, sehingga memerlukan penerapan rekayasa sistem untuk memandu pengembangannya.
Rekayasa sistem berbeda dari disiplin ilmu tradisional karena objek kajiannya adalah sistem secara keseluruhan: ia berkaitan dengan kebutuhan pelanggan dan kondisi operasional, mengarahkan pengembangan konsep sistem, menjembatani disiplin-disiplin rekayasa tradisional, serta mengatasi kesalahpahaman antarspesialis.
Rekayasa sistem merupakan bagian integral dari manajemen proyek, karena diperlukan untuk merencanakan dan mengarahkan upaya rekayasa.