非线性是指两变量间之间的数学关系不满足线性性质。非线性动力学主要研究非线性动力系统的运动规律。由于等离子体本质上是一个时空非线性系统，因此在一定的条件下会呈现丰富的非线性动力学行为。非线性动力学系统中一些常见的现象，如斑图、准周期行为、混沌、倍周期分岔、阵发性混沌等，都可以在等离子体中观察到。如图展示了大气压氦气介质阻挡放电中的混沌现象。

大气压氦气介质阻挡放电中的混沌现象

等离子体非线性动力学是一门交叉性很强的学科，涉及数学、物理、化学、电气工程等多个学科。主要的研究内容包括等离子体中非线性动力学行为的演化及其规律、斑图的形成及其影响因素、等离子体微观参量对宏观现象的影响以及对非线性行为的宏观调控等。