Hệ thống tuyến tính là một mô hình toán học của một hệ thống dựa trên việc sử dụng một toán tử tuyến tính. Các hệ thống tuyến tính thường có đặc điểm và tính chất đơn giản hơn nhiều so với các hệ thống phi tuyến. Là một khái niệm hoặc ý tưởng hóa toán học, các hệ thống tuyến tính có vai trò quan trọng trong lý thuyết điều khiển tự động, xử lý tín hiệu, cũng như viễn thông. Ví dụ, môi trường lan truyền cho các hệ thống viễn thông không dây thường được mô phỏng bằng các hệ thống tuyến tính.