การวิเคราะห์ระบบโดยทั่วไปดำเนินไปตามลำดับดังนี้ :
- การกำหนดปัญหา
- การเลือกแนวทางทางเลือกในการแก้ปัญหา
- การศึกษาทรัพยากรที่ใช้ไปในการแก้ปัญหา
- การสร้างแบบจำลอง
- การเลือกเกณฑ์การประเมิน
- การเปรียบเทียบทางเลือกและการตัดสินใจ
การกำหนดปัญหาเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของการวิเคราะห์ระบบ ประกอบด้วยการระบุแก่นแท้ของปัญหา การกำหนดขอบเขตของการศึกษา การกำหนดข้อมูลตั้งต้น และการระบุเป้าหมาย
การเลือกแนวทางทางเลือกในการแก้ปัญหาประกอบด้วยการระบุรายการทางเลือก (วิธีการ) ที่จากการพิจารณาเบื้องต้นอาจนำมาใช้แก้ปัญหาที่ระบุไว้ได้ ในระหว่างการศึกษา ทางเลือกบางอย่างจะถูกตัดออกและมีการนำทางเลือกใหม่เข้ามา
การศึกษาทรัพยากรที่ใช้ไปในการแก้ปัญหาเป็นขั้นตอนสำคัญของการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ ซึ่งในขั้นตอนนี้จะมีการกำหนดความต้องการด้านวัสดุและการเงิน โดยทั่วไประบบอาวุธจะถูกเลือกโดยพิจารณาจากต้นทุนที่ต่ำที่สุดสำหรับระดับประสิทธิผลที่กำหนด
การสร้างแบบจำลองเป็นขั้นตอนของการศึกษาที่มีการพัฒนาสิ่งที่คล้ายคลึงกับกระบวนการจริง โดยแสดงปัจจัยที่สำคัญที่สุดผ่านความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ (แบบจำลองเชิงวิเคราะห์) ผ่านคอมพิวเตอร์ (แบบจำลองคอมพิวเตอร์) หรือผ่าน “เกม” พิเศษ (แบบจำลองเกม)
การสร้างแบบจำลองในการวิเคราะห์ระบบจะมีบทบาทมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวเนื่องกับการพัฒนาวิธีการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และคอมพิวเตอร์
การเลือกเกณฑ์การประเมินเป็นขั้นตอนที่สำคัญอย่างยิ่งของการวิเคราะห์ระบบ ประกอบด้วยการระบุปริมาณ (หรือระบบของปริมาณ) ที่ค่าตัวเลขของมันสามารถใช้ตัดสินความสำเร็จของผลเฉลยได้ เพื่อให้วิธีการวิเคราะห์ระบบทำงานได้อย่างน่าพอใจ ถือว่าสำคัญที่เกณฑ์ที่นำมาใช้ในแต่ละระดับของการจัดการจะต้องเชื่อมโยงกันเป็นระบบตรรกะเดียว เกณฑ์ที่สำคัญที่สุดในระดับสูงสุด (ผู้นำกระทรวงกลาโหม) คืออัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิผลของระบบ
การเปรียบเทียบทางเลือกและการตัดสินใจเป็นขั้นตอนสุดท้ายของการวิเคราะห์ ซึ่งวิธีการแก้ปัญหาที่ระบุไว้จะถูกประเมินตามเกณฑ์ที่เลือกไว้ นอกเหนือจากการประเมินเชิงปริมาณของทางเลือกต่าง ๆ แล้ว ยังอาจนำเสนอข้อวินิจฉัยเชิงตรรกะที่ชี้ให้เห็นว่าทางเลือกหนึ่งเป็นที่พึงประสงค์มากกว่าทางเลือกอื่นได้อีกด้วย