A biológia hagyományosan egyszerre egy gént, egy fehérjét vagy egy útvonalat vizsgált. A rendszerbiológia más megközelítést alkalmaz. A biológiai rendszer egészének alkotóelemei közötti kölcsönhatásokat vizsgálja. Azt kérdezi, hogyan működnek együtt a gének, fehérjék és metabolitok hálózatai olyan viselkedést hozva létre, amelyet egyetlen alkotóelem sem tud önmagában megmagyarázni. Az egész több, mint részeinek összege.

A terület nagyméretű adatokra támaszkodik. A genomika, a transzkriptomika, a proteomika és a metabolomika hatalmas adathalmazokat generál. A számítási modellek ezeket az adatokat hálózatokba és szimulációkba integrálják. A modellek megjósolják, hogyan reagál a rendszer a perturbációkra, például egy gyógyszerre vagy egy mutációra. Azonosítják azokat az emergens tulajdonságokat, amelyek az egyes komponensekből nem nyilvánvalóak.

A rendszerbiológiát számos területen alkalmazzák. Az orvostudományban a gyógyszercélpontokat és a biomarkereket hálózatok, nem pedig egyetlen gének vizsgálatával azonosítja. A mikrobiológiában azt modellezi, hogy a baktériumok hogyan reagálnak az antibiotikumokra. A rákban a tumornövekedést elősegítő jelátviteli hálózatokat vizsgálja. Az ökológiában a fajok közötti kölcsönhatásokat modellezi. A megközelítés holisztikus és kvantitatív.

A kihívások a komplexitás és az adatintegráció. A biológiai rendszerek zajosak, dinamikusak és kontextusfüggőek. A modellek egyszerűsítések. A különböző forrásokból származó adatok nem feltétlenül összehasonlíthatók. De a rendszerbiológia fejlődik, és megváltoztatja a biológiáról alkotott képünket.