Układy liniowe zawierają wyłącznie elementy liniowe, tzn. takie, których charakterystyki styczne są liniami prostymi, zaś własności dynamiczne opisują liniowe równania różniczkowe, całkowe, różnicowe lub algebraiczne. Układy liniowe spełniają zasadę superpozycji. W praktyce większość elementów nie spełnia wymogów liniowości, lecz jeśli elementy pracują w wąskim zakresie zmian (wokół pewnego punktu pracy), to charakterystyki tych elementów można traktować jako prostoliniowe w otoczeniu punktu pracy.
Układy nieliniowe to takie, które zawierają co najmniej jeden element nieliniowy i w konsekwencji nie spełniają zasady superpozycji. Do analizy układów nieliniowych stosuje się metody pozwalające uwzględnić różne rodzaje występujących nieliniowości. Dokładne metody analizy są bardzo złożone i dlatego najczęściej stosuje się metody przybliżone. Często dokonuje się linearyzacji charakterystyk w otoczeniu punktu pracy. Takie uproszczenie opisów układów może prowadzić do znacznych błędów.