系统由一定的要素组成，这些要素是由低一级要素组成的子系统，而系统本身又是高一级系统的组成要素，这就构成了系统的层次结构。具有层次结构是复杂系统重要的、一般的特征。

原则上任何系统都具有层次结构。如物质由夸克、基本粒子、原子核、原子、分子组成，生物大分子、细胞、组织、器官构成了生物个体，并进一步构成生物种群、群落、生态系统等。系统在高层次上结构和功能的涌现性是系统产生整体功能的基础，因此，层次结构在很大程度上反映了一个系统的复杂程度。简单系统由元素层次和系统整体层次组成，元素间的相互作用直接涌现出系统整体特性，不需要经过中间层次整合；复杂系统则不可能一次完成从元素性质到系统整体性质的涌现，需要通过一系列中间层次的整合而逐步涌现出来，在每一个高一级层次上都会涌现出新的性质，从元素层次开始，由低层次到高层次逐步整合、发展，最终形成系统的整体层次。

分析层次结构是认识系统复杂性的一个基本切入点。系统是否划分层次，分哪些层次，不同层次的差异、联系、衔接和相互过渡情况，层次划分如何增加了系统的复杂性，层次结构设计的原则等，都是层次结构分析要回答的问题。