對於混沌系統的如下兩個發現特別有意義。其壹，人們發現壹個決定論性系統的行為當處於混沌狀態時似乎是隨機的。僅僅這壹發現就迫使所有的實驗家要重新考察他們的數據，以確定某些曾經歸於噪聲的隨機行為是否應該重新確定為是由於決定論性混沌而產生的。其二，人們發現很少自由度的非線性系統，就可能是混沌的而表現為相當復雜。這壹發現給我們以這樣的啟示：許多真實系統中所觀察到的復雜行為其實有壹個簡單的起源，那就是混沌。當然，混沌僅僅是復雜性的起源之壹，還存在並非來源於混沌的更復雜的復雜性。
決定論性混沌的真實系統（例如氣候）的行為具有明顯的不可預測性。這壹是由於系統對於初始條件的敏感依賴性；二是由於我們在實際中只能近似地測量或確定系統的初始條件，因為任何測量儀器都只具有有限的分辨率。這兩個根本困難排除了對於任何混沌的真實系統作出長期預報的可能。 但從另壹方面看，壹個被確認為決定論性混沌的系統，在看起來非常復雜的行為中，卻蘊藏著秩序，因而進行短期預報是可能的。問題在於：如何確定復雜現象的背後是否存在決定論性混沌的起源？又，如何對壹個混沌系統的行為進行短期預報？對於氣象或股票市場壹類系統，由於不可逾越的復雜性，描寫這類系統的完全方程組，即使是存在的，也決無辦法知道。或者，即使我們能寫出所有相關的方程組，也不可能有足夠強大功能的計算機來求解這些方程組。但是從實用的角度考慮，往往只需要對這類系統作壹次成功的短期預報。例如，為了在股票市場上賺錢，炒股者其實只需要能夠預測明天或下壹周股票的漲跌趨勢，而不必知道市場的整個長時間的漲落規律。又例如，如果地球巖石圈的動力學系統被證明具有決定論性的成分，則地震的預測並非完全不可能，而與地震的中長期預報相比較，對某壹地區的地震進行短臨預報，對於人們的防震更有意義，所以，復雜系統行為的短期預測已經變成混沌的最令人感興趣的壹個應用。
混沌的另壹個重要應用是混沌的控制。這壹應用基於如下事實：有許多不穩定周期軌道嵌入在奇怪吸引子內，我們可以根據需要通過對系統施加壹個小擾動的方法使其中之壹穩定並將混沌系統驅動到這壹穩定周期軌道狀態。這壹技術已經被成功地應用於各種機械的、電子的、激光的、化學的系統和心臟組織的控制上。
自然界中的大多數特殊結構是由大量相同組元自組織集結而成的。通過某種簡單的稱之為組織的構造法就可以出現自集結過程。兩種最簡單的構造法是所謂規則性構造法和隨機性構造法。采用規則性構造法，所有組元就排列成為周期或準周期方式而構造成例如晶體與合金等等。采用隨機性構造法而形成的結構（或非結構）的例子有氣體和動物毛發的分布等等。而在這兩種極端的構造法之間，則有自相似構造法，這將產生稱為分形的自相似結構。在壹個分形中，系統的局部與整體相似。分形通常具有分數維數。許多分形還可能是不同分數維的分形的集合，故稱為多重分形。分形和多重分形的名詞，是上世紀八十年代由曼德勃羅特首先提出的。現在，分形在自然界和數學系統中的廣泛存在性已被人們普遍認識。例如：凝聚體和膠體、樹木、巖石、山脈、雲彩、星系、粗糙的表面和界面、聚合物和股票市場，無不存在分形。而耗散動力系統中的混沌就表現為相空間中具有分形結構的奇怪吸引子。奇怪吸引子本身及其吸引域都可能是分形。混沌與分形之間的這種聯系至今尚未被充分理解。 分形系統的最典型性質是缺少空間的特征尺度。這壹性質可以有三種等價的表達方式：拓樸自相似性，空間的冪函數律，和標度不變性。類似的，系統中不存在時間的特征尺度將導致時間的冪函數律，例如，1/f 噪聲。為了解釋分形和無特征尺度行為在非平衡系統中的廣泛存在性，丹麥人巴克和中國學者湯超等在1987年提出了自組織臨界性假設，現在人們知道，自組織臨界性假設不僅適用於沙堆，也適用於許多自然系統和社會系統。
人們早就註意到河流、樹枝、葉脈、和閃電所形成的分枝之間有驚人的相似性。這些分枝的斑圖與在雲彩和海藻類群落中所觀察到的緊致斑圖顯然不同。大自然是如何生成這些斑圖的？這些不同斑圖模式的形成是否存在壹種簡單的原理或普適的機制？目前還找不到對於這些問題的最終回答，但最近二十年來在這方面的研究已經取得可喜的進展。 混沌理論的成功也開啟了復雜性科學的研究之門。在七八十年代，當人們認識了混沌之後，對於從自然系統和社會系統中獲得的各種時間序列，莫不用混沌動力學來進行分析，檢驗其中的決定論性成分，重構其相空間，甚至建立預測模型。混沌理論的成功，打破了人們的壹個心理障礙：沒有壹個復雜系統因為太復雜而不可觸摸。人類已經到了直面復雜系統，攻克復雜性難題的時代。
復雜性科學所研究的論題跨越非常大的範圍，它包括人類語言、生命起源、計算機、演化生物學、經濟學、心理學、生態學、免疫學，和自旋玻璃、DNA、蜂群、地震以及各種非平衡系統的自組織等等。目前尚無復雜系統的確切定義，這表明復雜性科學尚處於壹個新研究領域的萌芽階段。盡管已經發現象諸如復雜自適應系統和對稱破缺等壹般性概念可以用來相當好地描述壹大類復雜系統，但目前還缺乏可以描寫所有復雜系統的統壹理論。然而有兩種簡單的思想能夠解釋許多復雜系統的行為。其壹是自組織臨界性，其二是所謂活躍行走原理。自組織臨界性理論斷言：許多大的動力學系統存在壹種趨勢，它會驅動自身到壹種沒有特征空間尺度和特征時間尺度的臨界狀態。而活躍行走原理則描述了復雜系統中的單元是如何通過與所***享的位形的相互作用而與其環境和在彼此之間溝通。活躍行走原理已經被成功地應用於諸如介電擊穿模式、玻璃中的離子輸運和螞蟻在食物搜尋時的合作等等非常不同的問題的研究。
以上所概要的非線性動力學系統的物理或科學包含有序和無序的相互影響，也涉及簡單和復雜的交錯。但從數學和處理方法上看，產生所有那些迷人的結果的原因乃是系統的非線性。客觀世界本來就是非線性的、復雜的。非線性物理就是壹門以非線性系統的普遍規律及客觀世界的復雜性本身為研究對象的學科，它在上壹世紀八十和九十年代蓬勃發展，也將成為新世紀物理學研究的最前沿。