TS se ocupa de las relaciones entre estructura, función y dinámica de un sistema, de las relaciones entre sus elementos o partes y el sistema total, de las relaciones entre el sistema y su entorno, y de la identificación y clasificación de sistemas.

El animado desarrollo de fuerzas productivas en el último siglo basado en las revoluciones científicas, ha aportado los fundamentos para una comprensión más profunda de totalidades, pero al mismo tiempo, la especialización extrema de la ciencia y la investigación ha generado una necesidad creciente de TS para afrontar problemas prácticos complejos en la vida contemporánea.

Aunque el pensamiento en términos de sistema puede rastrearse hasta el antiguo Egipto, la teoría de sistemas se desarrolló como un campo de estudio especialmente tras las guerras mundiales, con el trabajo de Ludwig von Bertalanffy, William Ross Ashby, Gregory Bateson, Kenneth E. Boulding, C. West Churchman, Heinz von Förster, Paul Lazarsfeld, Kurt Lewin, Warren McCulloch, John von Neumann, Margaret Mead, Anatol Rapoport, Norbert Wiener y otros en los años 1950, especialmente catalizado por la cooperación en la Society for General Systems Research y las Conferencias Macy (organizadas en los Estados Unidos por la Fundación Josiah Macy, Jr.) entre 1946 y 1953.

Versiones específicas de teorías de sistemas existen en cibernética y en teoría de sistemas adaptativos. Sus aplicaciones pueden encontrarse en matemáticas y computación (teoría de control), dinámica de sistemas (Jay Forrester), modelización basada en agentes, ingeniería de sistemas, bioquímica, teorías de sistemas vivos, antropología, sociología y cibernética social, economía, ecología, ciencias políticas, historia, arqueología, psicología de sistemas, dinámica de grupos y teorías de organización, etc.