In der Werkstoffwissenschaft bezeichnet der Begriff System eine klar definierte Gesamtheit von Komponenten (Elemente, Phasen, Defekte, Felder), deren Zusammensetzung, Wechselwirkungen und Randbedingungen beschrieben und analysiert werden. Ein System ist dabei durch seine Freiheitsgrade (z.B. Temperatur, Druck, chemische Zusammensetzung) und durch thermodynamische Größen wie chemisches Potential, Gibbs-Energie und Phasengleichgewichte charakterisiert.

Ein klassisches Beispiel sind chemische Mehrkomponentensysteme, etwa ternäre Systeme wie das Ni–Pd–S‑System oder komplexe Legierungssysteme wie Al–Co–Cr–Fe–Ni. Hier dienen Phasendiagramme und Zustandsflächen der Beschreibung von Stabilität, Phasenumwandlungen und mikrostruktureller Entwicklung. Solche Systeme bilden die Grundlage für das Design moderner Legierungen, einschließlich Hochentropielegierungen.

Neben chemischen werden auch funktionale Systeme betrachtet, z.B. photoschaltbare Systeme, in denen externe Stimuli (Licht, elektrische oder mechanische Felder) gezielt Materialeigenschaften verändern. Modulare Systeme, Mehrstrahlsysteme oder eingebettete Systeme beschreiben oft technische Realisierungen in Experiment und Anwendung, etwa modulare Anlagen in der Dünnschichttechnik oder eingebettete Sensorsysteme in Strukturwerkstoffen.

Integrierte Lösungen verbinden schließlich verschiedene Systemebenen – von der atomaren Skala (Mehrkomponentensysteme) über die Prozesskette (z.B. Mehrstrahlsysteme in der Additiven Fertigung) bis hin zu eingebetteten Überwachungssystemen. Das systemische Denken erlaubt es, komplexe Materialverhalten multiphysikalisch, multiskalig und quantitativ zu erfassen.