システム工学の学問的方法として、モデリングとシミュレーションは重要である。モデリングとは模型（モデル）を作ることであり、シミュレーションはモデルを用いた仮想実験のことである。例えば、航空機の開発では、想定される能力・機能を数式的に表現した数学モデルをあらかじめ作り、計算機等を用いてシミュレーションすることで、どのように飛行するか、どのような操縦性を持つか、必要な飛行性能を実現するか等のデータを得る。

20世紀までのシステムは、比較的単純なものが多かったが、21世紀に入った今日では、生命が持つ、自己組織化する機能に着目した、より有機的な生きたシステムの構築が求められるようになってきつつある。自律的秩序形成機能や、多元的な要素をフィードバックできる情報処理機構を有し、散逸構造形成による、時間的・空間的構造の自己構築が可能な代謝サイクルを持つ、エンジニアやオペレーターが意識せずとも有機的に絡み合う多くの要素がひとりでに全体として自然調和するシステムの実現へと、方向性が変わって行きつつある。