Um sistema complexo é um arranjo de um grande número de elementos relacionados mas vários elementos com relações e interconexões intrincadas. A pesquisa de complexidade é aplicada em uma ampla gama de campos, incluindo desenvolvimento de software, arquitetura, inteligência artificial, planejamento urbano, redes, bioinformática e engenharia de software.
Sistemas complexos normalmente têm entrada de muitas fontes e são altamente mutáveis. No mundo físico, o clima da Terra é um exemplo de um sistema complexo. Em tecnologia, a internet é um prime exemplo de um sistema complexo ou talvez a sistema de sistemas: Um sistema grande e complexo composto por sistemas múltiplos, dispersos e independentes. A crescente Internet das Coisas (IoT) acrescenta complexidade à medida que se desenvolve, tornando possível reunir dados de e interagir com um número cada vez maior de dispositivos e objetos, muitos dos quais também podem se comunicar automaticamente uns com os outros.
A teoria do caos trata da aparente falta de ordem e previsibilidade em sistemas complexos. O caos, neste contexto, refere-se a uma aparente falta de ordem num sistema que, no entanto, obedece a leis ou regras específicas. As duas principais proposições da teoria do caos são a ideia de que os sistemas - por mais complexos que sejam - dependem de uma ordem subjacente, e que sistemas e eventos muito simples ou pequenos podem causar comportamentos ou eventos muito complexos.