在系統分析的基礎上，設計出能滿足預定目標的系統的過程。包括：確定設計方針和方法，將系統分解為若幹個子系統，確定各子系統的目標、功能及其相互關係，決定對子系統的管理體制和控制方式，對各子系統進行技術設計和評價，對全系統進行技術設計和評價等。
系統設計一般是先邏輯設計：把系統按照使用的情況分解成子系統和元件，明確它們之間的關係，形成系統工作的抽象模型。再進行物理設計，就是把把抽象模型變成具體的技術設計和技術指標，進行相應的物理實物設計。
系統設計通常應用兩種方法：①歸納法。首先盡可能地收集現有的和過去的同類系統的系統設計資料，進行分析研究，根據所設計系統的功能要求進行選擇和修正，最後設計出理想的系統。②演繹法。先從普遍的規律和原理出發，根據設計者的知識和經驗，從具有一定功能的元素集合中選擇符合系統功能要求的多種元素，把這些元素按照一定的形式進行組合（即系統構造），從而創造出具有所需功能的新系統。在系統設計中，這兩種方法常常是並用的。