Khái niệm trung tâm của lý thuyết hệ thống và tiếp cận hệ thống nói chung là khái niệm hệ thống. Nhiều tác giả đã phân tích khái niệm này và đưa ra các định nghĩa về hệ thống, khác nhau về mức độ hình thức hóa. Một định nghĩa là một mô hình ngôn ngữ của hệ thống, và do đó, sự khác biệt về mục đích và yêu cầu của mô hình dẫn đến những định nghĩa khác nhau.
Tài liệu khoa học đưa ra nhiều định nghĩa về hệ thống, cả tổng quát lẫn chuyên biệt. Những định nghĩa này phản ánh các lĩnh vực hoạt động khác nhau — khoa học, kỹ thuật, xã hội hoặc kinh tế. Theo đó, có thể phân biệt ba góc nhìn khác nhau về định nghĩa hệ thống:
- hệ thống được xem là một phức hợp liên kết các đối tượng vật chất — cách tiếp cận này thuận tiện khi nghiên cứu các đối tượng tự nhiên hoặc các quá trình sản xuất vật chất;
- hệ thống gồm hai thành phần riêng biệt: (1) một tập hợp các đối tượng vật chất, và (2) thông tin về trạng thái của các đối tượng đó. Sự phân chia này làm cơ sở để mô tả các quá trình liên quan đến quản lý sản xuất vật chất;
- hệ thống được xem thuần túy như một thực thể thông tin, tức là một phức hợp các quan hệ (liên kết, thông tin) nhất định. Cách tiếp cận này được dùng trong các bài toán liên quan đến quan hệ kinh tế – xã hội và các quá trình quản lý.
Hệ thống là một thuật ngữ được dùng khi người ta muốn đặc trưng đối tượng đang nghiên cứu hoặc thiết kế như một cái gì đó toàn vẹn, liên kết chặt chẽ và phức tạp — một cái gì đó không thể trình bày ngay lập tức một cách đầy đủ và trọn vẹn, không thể minh họa trực quan, biểu diễn bằng đồ thị, hay mô tả bằng một biểu thức toán học, công thức, phương trình, v.v.
Ở các giai đoạn khác nhau khi biểu diễn một đối tượng như một hệ thống, trong những tình huống cụ thể khác nhau, có thể sử dụng những định nghĩa khác nhau về hệ thống. Khi sự hiểu biết ngày càng sâu sắc và khi chuyển sang một mức độ mô tả cao hơn hoặc một giai đoạn nghiên cứu khác, định nghĩa về hệ thống không chỉ có thể mà còn cần được hoàn thiện thêm.
Ở mức độ trừu tượng cao nhất, nơi các tính chất của mọi hệ thống được khái quát hóa, có thể đưa ra hai định nghĩa bổ sung cho nhau về hệ thống, tương ứng với hai khía cạnh quan trọng nhất của hoạt động con người — nhận thức thực tại và sự tác động ngược trở lại của con người đối với thực tại đó:
- hệ thống là sự phản ánh trong ý thức của chủ thể về các tính chất của đối tượng và các mối quan hệ giữa chúng trong nhiệm vụ nghiên cứu và nhận thức;
- hệ thống là một phương thức mà chủ thể dùng để tương tác với các đối tượng, sử dụng các tính chất của chúng và các mối quan hệ giữa chúng, nhằm những mục đích như thiết kế, vận hành hoặc quản lý.