הנדסת מערכות מבוססת על חשיבה מערכתית - "ראיית השלם" שהוא מעבר לאוסף חלקים והיבטים. חשיבה מערכתית עוסקת בתפקוד המערכת לאורך זמן בסביבתה תוך אינטראקציה עם מערכות חיצוניות. ההתייחסות למכלולים המרכיבים את המערכת והאינטראקציות ביניהם היא בראייה של התכונות המתהוות של המערכת כולה.
תהליך הנדסת מערכות הוא תהליך בינתחומי שמיועד להבטיח כי הצרכים של הלקוח ובעלי העניין מתמלאים בדרך איכותית, אמינה, יעילה מבחינת העלות ותואמת ללוח הזמנים לאורך כל מחזור החיים של המערכת. התהליך העקרוני של הנדסת מערכות 10 כולל שבעה שלבים: הגדרת הבעיה, חקר החלופות, מידול המערכת, אינטגרציה, השקת המערכת, הערכת הביצועים ובחינה והערכה מחדש.