La biología de sistemas, o sistémica, es un campo de investigación interdisciplinar con el objetivo de relacionar los comportamientos individuales de los diferentes componentes biológicos con la conducta colectiva del sistema. Se busca, en esta disciplina, una comprensión más profunda de los procesos celulares y la creación de nuevos circuitos celulares usando una combinación de métodos teórico, experimental y computacional. El reto consiste en realizar una descripción completa en alta resolución de la topografía molecular y conectar sus interacciones con las respuestas fisiológicas. Las disciplinas que componen este nuevo tipo de aproximación a los estudios biológicos son, por mentar algunas, la biología molecular, ingeniería, matemáticas (con una clara tendencia a planteamientos típicos de la matemática no lineal) y la física.

Los problemas que aspira a solucionar esta nueva disciplina son aquellos que no habían sido contemplados en el desarrollo de las ciencias biológicas normales, quienes mantenían una perspectiva reduccionista y centraban sus esfuerzos en explicar la conducta de los sistemas contemplando exclusivamente el comportamiento situado a nivel microscópico.

La biología de sistemas tiene sus raíces en el modelado cuantitativo de cinética enzimática, una disciplina que se ocupa de estudiar la velocidad de las reacciones químicas que son catalizadas por las enzimas y que floreció entre 1900 y 1970, los modelos matemáticos de estudio del crecimiento de poblaciones, simulaciones desarrolladas para estudiar neurofisiología, y teoría del control y cibernética.

En el año 2000 fue cuando la biología sistémica surgió como movimiento de pleno derecho con la culminación de varios proyectos del genoma y el gran aumento de conocimiento en las ciencias ómicas (genómica -conjunto de ciencias y técnicas dedicadas al estudio integral del funcionamiento, la evolución y el origen de los genomas-, proteómica -genómica funcional a nivel de proteínas- y metabolómica -conjunto de ciencias y técnicas dedicadas al estudio completo del sistema constituído por el conjunto de moléculas, intermediarios metabólicos, metabolitos, hormonas y otras moléculas señal, y los metabolitos secundarios que se pueden encontrar en un sistema biológico-), gracias en gran medida a sus experimentos, y también a la bioinformática (aplicación de tecnología de computadores a la gestión y análisis de datos biológicos).