自组织临界性和混沌边缘理论都在研究处于临界状态时系统演化的路径和特征。自组织临界性是指一类开放的、动力学的、远离平衡的、由多个单元组成的系统能够通过一个漫长的自组织过程演化到一个临界态，处于临界态的一个微小的局域扰动可能会通过类似“多米诺效应”的机制被放大，其效应可能会延伸到整个系统，形成一个大的“雪崩”。临界性的特征为，处于临界态的系统中会出现各种大小的“雪崩”事件，并且“雪崩”的大小（时间尺度和空间尺度）均服从“幂次”分布。自组织临界性理论认为，多种要素相互作用的大系统能够自发地朝f临界状态演化：在这种自组织临界状态，一个小的事件会导致一个大事件乃至突变；自组织临界性理论是一种新的观察自然界的方式。其基本立场是，认为自然界总是处于持续的非平衡状态，由于系统内部要素之间的相互作用，它们可以组织成为一种临界稳定的状态，即临界态。从功能机制角度看，相互作用正是系统演化行为的根源。
人工生命是关于显示自然生命系统行为特征的人造系统的学科，它试图以综合方法在计算机和其他人工媒体内的类似生命行为来补充有关活有机体分析的传统生物科学。通过把经验性的生物学基础拓展到地球上已进化的碳链生命之外，把“我们所知道的生命”定位于更广阔的形象，即“生命的本来面目”，人工生命将能对理论生物学作出贡献。人工生命是研究怎样通过抽取生物现象中的基本动态规律来理解生命，并且在物理媒体（如计算机）上重建这些现象，使它们成为一种新的实验方式和受控操纵。人工生命把组织视为简单机器的大群体，采用自底向上的综合方法工作。它是由在类似生命、全局动态行为中的简单、有可控规则的大量有交互作用的对象组成。人工生命正是用自底向上分布的，局部的行为决定方法论来获得类似生命行为的涌现行为。人工生命运用综合方法以人工的方式合成生命，探索生命存在的可能形式。
复杂网络理论是复杂性科学的最新理论分支，是刚刚提出和正在探索的新理论，但已经成了复杂性科学的重要组成部分。复杂网络是对复杂系统非常一般的抽象和描述方式，它突出强调了系统结构的拓扑特征。原则上说，任何包含大量组成单元（或子系统）的复杂系统，当我们把构成单元抽象成节点，单元之间的相互作用抽象为边时，都可以当做复杂网络来研究。复杂网络可以用来描述物种之间的捕食关系，人与人之间的社会关系，词与词之间的语义联系，计算机之间的网络链接，神经元之间的通信反馈作用，蛋白质之间的相互关系等。复杂网络研究的内容主要包括：网络的几何性质、网络的形成机制、网络演化的统计规律、网络上的模型性质以及网络的结构稳定性、网络的演化动力学机制等问题。
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