Sistem mühendisliği, başarılı sistemlerin gerçekleştirilmesini sağlayan disiplinler arası bir yaklaşım ve araçtır (International Council on Systems Engineering, INCOSE).
Sistem mühendisliği, bir dizi müşteri gereksinimini, beklentisini ve kısıtını bir çözüme dönüştürmek ve bu çözümü yaşam döngüsü boyunca desteklemek için gereken teknik ve yönetsel çabaların tamamını tanımlayan disiplinler arası bir yaklaşımdır (ISO/IEC/IEEE 24765:2010).
Sistem mühendisliğinin amacı, karmaşık ve bütünleşik sistemlerin geliştirilmesine yön vermektir. Bir sistem, ortak bir amaca ulaşmak için birlikte çalışan, birbiriyle ilişkili bileşenler kümesi olarak tanımlanır. Mühendislik yoğunluklu karmaşık bir sistem, karmaşık biçimde birbirine bağlanmış çok sayıda türdeş olmayan, çeşitli unsurdan oluşur ve geliştirilmesine yön vermek için sistem mühendisliğinin uygulanmasını gerektirir.
Sistem mühendisliği, geleneksel disiplinlerden konusunun bütün olarak sistem olması bakımından ayrılır: müşteri gereksinimleri ve işletim koşullarıyla ilgilenir, sistem kavramının geliştirilmesine yön verir, geleneksel mühendislik disiplinleri arasında köprü kurar ve bireysel uzmanlar arasındaki yanlış anlamaların üstesinden gelir.
Sistem mühendisliği, mühendislik çalışmalarının planlanması ve yönlendirilmesi için gerekli olduğundan, proje yönetiminin ayrılmaz bir parçasıdır.