Jeżeli w układzie sterowania występuje tylko jedna wielkość regulowana, to mówimy o układzie jednowymiarowym; jeśli więcej, to mówimy o układzie wielowymiarowym.
Niekiedy wielowymiarowy układ sterowania udaje się rozdzielić na kilka układów jednowymiarowych, szczególnie wówczas, gdy wzajemny wpływ poszczególnych wielkości regulowanych jest znikomy.
Gdy wzajemnego wpływu wielkości regulowanych na siebie nie da się pominąć, dokonujemy analizy układu za pomocą metod sterowania wielowymiarowego, których stosowanie jest o wiele trudniejsze i z reguły mniej efektywne.