盡管系統(tǒng)工程起源于20世紀早期，并在第二次世界大戰(zhàn)中就已經(jīng)進行了運用，但直到1951年，美國貝爾公司在建成微波中繼通信網(wǎng)后才正式提出“系統(tǒng)工程”這一名詞。1972年，美國阿波羅載人登月工程運用系統(tǒng)工程的方法大獲成功，這讓系統(tǒng)工程第一次在世界范圍內被人們所熟知。之后，在美國國防部的領導下，承包商標準被引入，系統(tǒng)工程才逐漸被應用于民用航空領域。

其中，國際系統(tǒng)工程師協(xié)會（INCOSE）將系統(tǒng)工程定義為：是一種能夠使系統(tǒng)實現(xiàn)跨學科的方法和手段。系統(tǒng)工程專注于在系統(tǒng)開發(fā)的早期階段，就定義并文檔化客戶需求，然后再考慮系統(tǒng)運行、成本、進度、性能、培訓、保障、試驗、制造等問題，并進行系統(tǒng)設計和確認。

由此可見，系統(tǒng)工程可被應用于建立跨學科的復雜大系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)的組成、結構、信息流等進行科學的、有條理的研究和分析，使學科與學科之間、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間和系統(tǒng)的整體與局部之間相互協(xié)調和配合，從而優(yōu)化系統(tǒng)的運行，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的目的。

然而，伴隨著需求的增長和技術的革新，傳統(tǒng)工業(yè)逐漸向智能化、數(shù)字化轉型。在新的工業(yè)環(huán)境下，系統(tǒng)復雜度的提升所產生的龐大信息量與數(shù)據(jù)量給傳統(tǒng)的基于文檔的系統(tǒng)工程（TSE）帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。于是，隨著模型驅動的系統(tǒng)開發(fā)方法的興起，特別是在軟件領域，人們將模型驅動與系統(tǒng)工程相結合，提出了基于模型的系統(tǒng)工程方法（MBSE）。

MBSE強調貫穿于全生命周期的技術過程的形式化建模，建立的系統(tǒng)模型既解決了項目經(jīng)驗積累和復用的問題，也通過多視角的系統(tǒng)頂層需求建模與系統(tǒng)架構建模，為復雜系統(tǒng)或體系的向下分解與及時驗證提供了模型依據(jù)，體現(xiàn)了整體論與還原論的辯證統(tǒng)一；而針對物理層構建的各專業(yè)領域（機械、電子、流體、力學、氣動等）的物理模型，也體現(xiàn)了對具體實現(xiàn)技術的描述，使系統(tǒng)工程不再僅僅是使能技術，還包含了完整的工程實現(xiàn)所需的技術集合。

一方面，MBSE中的DoDAF系統(tǒng)架構描述標準，提供了多視角的體系架構描述方法，從全景視點、能力視點、作戰(zhàn)（業(yè)務）視點、服務視點和系統(tǒng)視點等8個方面來完整描述系統(tǒng)，使得從整體上描述復雜系統(tǒng)或體系成為可能，滿足了系統(tǒng)工程方法的系統(tǒng)性與整體性，使得系統(tǒng)工程成為名副其實的系統(tǒng)論指導下的工程方法。而建立的系統(tǒng)架構模型，也為在系統(tǒng)定義的早期階段就能對系統(tǒng)功能分解與系統(tǒng)指標分解的結果進行仿真驗證提供了模型支持。

另一方面，2007年INCOSE在《系統(tǒng)工程2020年愿景》中，給出了“基于模型的系統(tǒng)工程”的定義：支持以概念設計階段開始并持續(xù)貫穿于開發(fā)和后續(xù)的生命周期階段的系統(tǒng)需求、設計、分析、驗證和確認活動的形式化建模應用。可以看見，MBSE與傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程相比，最主要的區(qū)別是貫穿于全生命周期的技術過程的形式化建模，重點在形式化，而不是有無建模。

當前，MBSE已成為創(chuàng)建數(shù)字孿生的框架，數(shù)字孿生可以通過數(shù)字線程集成到 MBSE工具套件中，進而成為MBSE框架下的核心元素。而從系統(tǒng)生存周期的角度，MBSE又可以作為數(shù)字線程的起點，使用從物聯(lián)網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)，運行系統(tǒng)仿真來探索故障模式，從而隨著時間的推移逐步改進系統(tǒng)設計。