其本质是，在对以森林资源为主体的林业各个要素充分调查的基础上，对林业系统进行科学规划、设计、决策和实施，并不断进行反馈控制与调整等组织管理，以使林业获得最优的发展过程和最佳的综合效益。

从农业系统工程的农、林、牧、副、渔、工、商协调发展中，林业作为一个子系统提出来的。1980年以来，农业系统工程得到迅速发展，林业系统工程也逐渐成熟。

中国最早于20世纪60年代开始系统地、有组织地将系统工程应用于军事部门，1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在“文汇报”上发表了《组织管理的技术——系统工程》，推动了中国系统工程的全面发展。1980年11月成立了中国系统工程学会，截至2018年，相继成立了27个专业委员会。1984年中南林学院教授徐国祯在全国首先成立了林业系统工程研究室，并把林业系统工程作为硕士研究生培养方向。1991年9月在湖南株洲召开全国首届林业系统工程学术讨论会暨中国系统工程学会林业系统工程专业委员会成立大会，该专业委员会隶属中国系统工程学会，挂靠中南林业科技大学（原中南林学院）。1992年徐国祯主编的首部《林业系统工程》教材由中国林业出版社出版。20多年来中国的林业系统工程在人才的培养、学科建设、理论研究和实践应用等方面做了大量工作。

林业系统工程所要处理的是林业这个复杂系统的局部和整体、当前和长远、经济效益和生态效益及社会效益、林业和国民经济各部门之间的相关关系，涉及合理的土地利用、林业生产结构、林业中的生产关系与生产力相适应、林业部门的产业结构和商品经济发展等问题。所以既要研究林业系统内各个部分、各个生产环节、各个阶段的相互关系，又要研究林业与外界环境的各种关系。建立在生态平衡和可持续发展基础上的林业系统包括合理的土地利用、林种、树种、多种经营等方面的结构，以及合理的林业产业和产品结构，并有合理的人才结构与之相配合，以实现整体最优化，使森林能持续、最佳地发挥综合效益。衡量这个系统功能的标准是：生物产量高，生态效益良好，经济收入多，社会化程度高，实现可持续发展。使用系统工程的方法可以使这些标准定量化和模型化，使林业系统内外各种因素及其相互关系处在一种有序状态。

林业是国民经济的重要组成部分，是培育和保护森林以取得木材及其他林产品，并发挥森林的生态效益以保护环境、改善环境、美化环境的建设事业，是经济效益、生态效益和社会效益同步发展的多产业、多功能的综合性产业。林业是一个系统，是由一系列相互制约、相互影响的有关人力、资源、目标、观念以及过程所联系着的整体，这个整体是由许多基本单元所组成，并从属于整个国民经济大系统之中。林业是以森林为主体，以营林为基础，开展多种经营，实现综合利用的一种“知识密集型的产业”体系。林业是一个由人类参与经营管理，与生态、经济、社会紧密结合，生产周期长，经营面积辽阔，区域性差异显著的开放的复杂巨系统，所以研究林业问题特别强调整体和综合协调，必须采用系统的思维方式和系统工程的理论和方法才行。

林业系统工程所采用的方法是用于解决林业系统问题的一套工作步骤、方法、工具和技术，综合应用林学、运筹学、控制论、信息论、管理科学、心理学、经济学、生态学以及计算机科学等有关学科的理论与方法，以及定量分析和定性分析相结合的方法，对林业系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、规划和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，使林业系统内外各项活动协调有序，局部和整体之间的关系协调配合，以实现林业系统的综合最优化。

虽然林业系统工程的研究起步较晚，但系统科学已从系统论（系统观）、系统学（基础理论）、技术科学（运筹学等）、系统工程（工程应用）各个层次发展形成有机统一体系大学科，从而在一些重大学科领域出现了整体运用系统科学的需要和趋势。它同样对林业系统工程的发展在思想、理论、技术一体化研究上具有重要的指导意义。林业系统工程应用范围包括森林资源管理系统工程、林业生态系统工程、林业产业系统工程、林业区域发展系统工程、林业社会组织管理系统工程、林业信息管理系统工程等。