20 世纪40年代，美国贝尔电话公司在设计电话通信网络时，应用了一些科学方法，按时间顺序把工作划分为规划、研究、开发、开发过程中的研究和通用工程 5 个阶段，取得了良好效果，他们把这种工作方法称为系统工程。

20 世纪50年代末、60 年代初，形成了先有H.H.古德和R. E.麦克霍尔，后有A. D.霍尔等提出的系统工程方法论。

1969 年A. D.霍尔又提出一种三维结构（逻辑维、工作维、知识维）矩阵，即系统工程形态图，为系统工程提供了一种适合被广泛采用的方法论。

20 世纪50年代，美国兰德公司提出了系统分析的方法论。同时期，美国麻省理工学院的福雷斯特教授融控制论、系统论、信息论、计算机模拟技术、管理科学及决策论等学科的知识为一体，开发了系统动力学。

20 世纪50年代末，美国在研制北极星导弹时首先创新使用了计划协调技术（PERT）。

20 世纪60年代，美国国家航空航天局（NASA）在执行阿波罗登月计划中又把PERT发展成图解协调技术（GERT），并应用计算机仿真技术，确保各项试验项目按期完成。在解决各种复杂的社会技术系统和社会经济系统的最优设计和最优控制方面，系统工程被广泛应用，其研究领域也不断扩大。

20 世纪 60年代初，中国在导弹研制过程中建立了总体设计部，采用了PERT。

20世纪70年代后期，中国科学家钱学森、许国志等发表的《组织管理的技术——系统工程》一书，把系统工程看作系统科学中直接改造客观世界的工程技术。

1980 年，中国系统工程学会成立，迅速推动了中国系统工程的研究和应用。