Systemarchitektur ist die absichtsvolle, zielgerichtete und grundlegende Organisation eines Systems. Sie legt die innere Struktur des Systems fest, mittels Komponenten und Schnittstellen zwischen diesen sowie durch Schnittstellen zur Außenwelt. Systemarchitektur ermöglicht gewünschtes Systemverhalten und verhindert unerwünschtes Systemverhalten durch die Komposition elementarer Funktionalität.

Eine Systemarchitektur wird beschrieben in Form von Modellen in formaler, semi-formaler und natürlicher Sprache, z.B. mittels SysML-Diagrammen, Blockschaltbildern oder Text. Die architektonische Beschreibung eines Systems erfolgt zumeist aus mehreren Perspektiven wie Struktur, Verhalten, Daten oder Leistung.

Systemarchitektur ist ein kreativer Vorgang auf der Grundlage von Wissen, Erfahrung, Kommunikation und neuen Erkenntnissen. Somit lässt sich Systemarchitektur nicht automatisieren oder reduzieren auf die systematische Anwendung gewisser Methoden im Rahmen eines Vorgehensmodells. Um alle relevanten Aspekte eines Architekturproblems zu berücksichtigen und die Konsistenz der verschiedenen Architekturmodelle sicherzustellen, existieren zur Unterstützung Frameworks, welche Erfahrungen, Entwurfsmuster und bewährte Methoden bündeln und sinnvoll kombinieren.