系统工程的经典理论包括：
霍尔三维结构
时间维：表示系统工程的工作阶段或进程，包括规划阶段、设计阶段、分析或研发阶段、运筹或生产阶段、实施或安装阶段、运行阶段、更新阶段。
逻辑维：包括摆明问题、系统设定、系统综合、模型化、最优化、决策、实施计划。
知识维：涉及从事系统工程工作所需的知识，如运筹学、控制论、管理科学、工程技术、社会科学等。
切克兰德方法论
通过收集信息、表达问题现状、寻求因果关系、确定行为主体和利益主体，弄清系统问题的关键要素，为系统的发展及研究确立基本看法。通过系统化语言对问题进行抽象描述，并根据现实情况对概念模型进行修正，形成可操作性的方案。
还原论
将物质的高级运动形式（如生命运动）归结为低级运动形式（如机械运动），用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律。特点是各种现象都可被还原成一组基本的要素，这些基本要素彼此独立，不因外在因素而改变其本质，通过对这些基本要素的研究，可推知整体现象的性质。
整体论
认为世界宇宙是整体，各事务间相互联系，不可机械分割。整体的性质和功能不等同于其他各部分的性质和功能的迭加，整体与部分遵从不同描述层次上的规律，整体的运动特征只有在比其部分所处层次还高的整体层次上才能进行描述。
物理—事理—人理（WSR）系统方法论
由我国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌提出，强调明确目标，核心内容是优化。该方法将问题分为物理、事理、人理三个层面，分别对应物质运动的机理、管理知识、人的道理，并强调用户需求、交互作用、并行研制过程。
并行工程方法学
是一种系统化方法，强调在产品及相关过程（包括制造过程和支持过程）中进行并行、一体化设计，使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。
一般系统论
由贝塔朗菲提出，用相互关联的综合性思维来取代分析事物的分散思维，概括了整体性、关联性、动态性、有序性、终极性（目的性）等系统的共性，突破了以往分析方法的局限性。
控制理论基础
提供控制系统的设计、分析和优化方法，强调系统的稳定性和可控性。
信息论基础
研究信息的传递、处理、存储和应用，强调信息在系统中的重要作用。
大系统理论
用于提高规模庞大、结构复杂、影响因素众多、经济意义重大的系统的经营管理、操作运行和经济效果，是控制论的一种派生方法，结合信息论、运筹学、经济学等形成的综合性方法。
这些理论为系统工程提供了全面、系统的分析和解决问题的方法，帮助工程师和管理者从宏观和微观两个层面理解和解决复杂的工程问题。
