系统工程的研究对象是系统，主要是各级各类社会系统——研究它们的组织管理工作。
系统概念是系统工程核心的和基本的概念。
系统无处不在。自然界和人类社会存在着多种多样的系统，先列举几组不同类型的系统，例如：
一辆汽车，一架飞机，一列火车，一台计算机，一个校园网，分别都是一个系统；
一项工程、一本教科书、一篇文章、一首歌曲、一张中药处方，分别都是一个系统；
一个国家，一个政府，一支军队，一个企业，一所学校，一家医院，一支乐队，一个球队，一个家庭，分别都是一个系统；
银河系、太阳系、地球、大森林、动植物群落，以及联合国、WTO、WHO，也分别都是一个系统。
这些系统的形态和性质是大不一样的。系统可以互相包容与被包容，可以互相交叉和融合。系统是普遍的客观存在。每个人都生活在系统之中，而且是多种多样的系统，互相交叉的系统。
从许许多多实实在在的系统和“非系统”中可以提炼出如下的定义：
系统是由相互联系、相互作用的许多要素组成的具有特定功能的复合体。
这个“复合体”又称为“整体”或“总体”；“要素”又称为“元素”“部分”“局部”或“零部件”，在一定的意义上，又称为“子系统”。系统整体与构成系统的部分是相对而言的，整体中的某些部分可以被看成是该系统的子系统，而整个系统又可成为一个更大规模系统中的一个组成部分或者子系统。例如，一辆汽车的发动机，一个企业的某一条生产线，一所大学的某一个学院，等等，都分别是一个子系统；而一辆汽车对于一个车队，一架飞机对于一个航空公司，一个企业对于国民经济系统，一所大学对于全国的或地区的高教系统，都分别是一个组成部分或者一个子系统。
从系统工程的角度而言，系统的范围或规模是根据研究问题的需要而决定。系统具有特定的结构，表现为一定的功能和行为。系统整体的功能和行为由构成系统的要素和系统的结构决定，而这些功能和行为又是系统的任何一部分都不具备的。
某种特定的系统，通常是自然科学和社会科学某一学科的研究对象。例如，太阳系由天文学研究，植物群落由植物学研究，动物群落由动物学研究，人体和疾病由医学研究，社会制度由历史学和社会学研究，等等。系统工程以及系统科学（系统工程是系统科学部门的工程技术）的研究对象并不限于某种特定的系统，也不重复其他学科的研究，而是研究各种系统的普遍属性和共同规律，研究各种系统的有效组织与管理问题。
钱学森院士（1911—2009）在回顾我国研制“两弹一星”的工作历程时说：“我们把极其复杂的研制对象称为‘系统’，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个‘系统’本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。”
1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云联合署名在上海《文汇报》发表重要文章《组织管理的技术——系统工程》。这篇文章吹响了系统工程在中国的进军号角，得到普遍的响应。此后，系统工程在中国风起云涌，迅猛发展。1978年被称为“中国系统工程元年”。
以下是系统工程的两个定义。
系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。
系统工程是一大类工程技术的总称，它有别于经典的工程技术；它强调方法论，亦即一项工程由概念到实体的具体过程，包括规范的确立，方案的产生与优化、实现、运行和反馈；因而优化理论成为系统工程的主要内容之一，规划运行中的问题不少是离散的，所以组合优化又显得至关重要。
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