هندسة الأنظمة أو هندسة النظم (بالإنجليزية: Systems Engineering)‏ هي فرع في الهندسة يدمج مبادئ من عدة علوم لدراسة كيفية تصميم وإدارة الأنظمة الهندسية المعقدة. حيث تغطي هندسة النظم مجالات مثل اللوجستيات والتنسيق بين الفرق العاملة والتحكم الآلي بالآلات وهي مجالات يصبح التعاطي معها أمراً صعباً عند التعامل مع مشاريع هندسية معقدة.
أدوات هندسة النظم هي الاستراتيجيات والإجراءات والتقنيات التي تساعد في تحليل هندسة النظم لمشروع أو منتج. يختلف الهدف من هذه الأدوات من إدارة قواعد البيانات والاستعراض الرسومي والمحاكاة والحكم وإنتاج المستندات وغير ذلك.
ساهمت المجالات التالية في تطوير هندسة النظم ككيان مستقل:

هندسة النظم المعرفية
هندسة النظم المعرفية هي منهج محدد لوصف وتحليل أنظمة الإنسان والآلة أو النظم الاجتماعية التقنية. المواضيع الرئيسية الثلاثة لها هي كيفية تعامل البشر مع الأمور المعقدة، وكيفية إنجاز العمل من خلال استخدام منتجات الإنسان، وكيفية وصف أنظمة الإنسان والآلة والأنظمة الاجتماعية والتقنية على أنها أنظمة معرفية مشتركة. أصبحت هندسة النظم المعرفية منذ بدايتها تخصصًا علميًا معترفًا به، يشار إليه أيضًا باسم الهندسة المعرفية. أصبح مفهوم النظام المعرفي المشترك يستخدم على نطاق واسع كوسيلة لفهم كيفية وصف النظم الاجتماعية والتقنية المعقدة ضمن مستويات مختلفة من الدقة.
إدارة التهيئة
استخدمت إدارة التهيئة على مجال واسع في صناعات الدفاع والفضاء على مستوى الأنظمة. تعتبر اهداف هذا المجال موازية لأهداف هندسة النظم، إذ تتعامل هندسة النظم مع تطوير المتطلبات وتخصيص عناصر التطوير والتحقق، وتتعامل إدارة التهيئة مع إمكانية تتبع عنصر التطوير ومراجعته لضمان توظيفه في المكان المطلوب الذي تريده هندسة النظم.
هندسة التحكم
تشمل هندسة التحكم وتصميمها تنفيذ أنظمة التحكم، وتستخدم على نطاق واسع في كل الصناعات تقريبًا، وتعتبر مجال فرعي ضخم من هندسة النظم. مثال على ذلك: التحكم في حركة ونظام توجيه صاروخ بالستي. نظرية أنظمة التحكم هي مجال نشط من الرياضيات التطبيقية التي تشمل دراسة مساحات الحلول وتطوير طرائق جديدة لتحليل عملية التحكم.