Sistemas complexos exibem várias características definidoras, incluindo feedback, variáveis ​​fortemente interdependentes, extrema sensibilidade às condições iniciais, geometria fractal , múltiplos estados metaestáveis ​​e uma distribuição não-Gaussiana de saídas (Kastens et al., 2009).
Os sistemas complexos consistem em um grande número de elementos, partes ou agentes que interagem mutuamente e se entrelaçam, definidos pela estrutura do sistema, pelos tipos de interações entre os elementos do sistema e pela dinâmica e padrões do sistema que emergem dessas interações.

Um sistema complexo é um grupo de "agentes" (unidades individuais de interação, como pássaros em um bando, grãos de areia em uma ondulação ou as unidades individuais de atrito ao longo de uma zona de falha), existindo longe do equilíbrio, interagindo por meio de feedbacks positivos e negativos. , formando redes interdependentes, dinâmicas, evolutivas, que são dependentes sensíveis, organizadas fractalmente e exibem comportamento de avalanche (mudanças abruptas) que seguem distribuições de lei de potência Com muitas variáveis ​​fortemente interdependentes, isso exclui sistemas com apenas algumas variáveis ​​efetivas, do tipo que encontramos na dinâmica elementar. Também exclui sistemas com muitas variáveis ​​independentes - aprendemos como lidar com elas na mecânica estatística elementar. A complexidade aparece onde o acoplamento é importante, mas não congela a maioria dos graus de liberdade. A Complexidade pode ser dita ecológica quando refere-se à interação complexa entre todos os sistemas vivos e seu ambiente, e propriedades emergentes de uma interação tão intrincada. O conceito de complexidade ecológica enfatiza a riqueza dos sistemas ecológicos e sua capacidade de adaptação e auto-organização. O complexo, não linear interações (comportamentais, biológicas, químicas, ecológicas, ambientais, físicas, sociais, culturais) que afetam, sustentam ou são influenciadas por todos os sistemas vivos, incluindo os humanos, para explicar e, em última análise, prever o resultado de tais interações. A complexidade ecológica também pode ser pensada como biocomplexidade no ambiente. Os sistemas complexos possuem vários componentes e interconexões, interações ou interdependências que são difíceis de descrever, entender, prever, gerenciar, projetar e/ou mudar. E o estudo de sistemas complexos requer uma abordagem sistêmica. Aborda-se o arranjo e as relações entre as partes, que as conectam em um todo. Essa abordagem é necessária por duas razões: primeiro, as propriedades do sistema emergem em um nível superior como resultado de interações entre os componentes do sistema e, segundo, o próprio padrão emergente exerce uma causação descendente no nível inferior do qual emergiu.