O comportamento caótico possui uma sensibilidade às condições iniciais, o que implica que a evolução do sistema pode ser alterada por pequenas perturbações. Além disso, a estrutura de uma resposta caótica é muito rica, estando associada a uma infinidade de órbitas periódicas instáveis. Essas propriedades fazem com que o comportamento caótico possua uma grande flexibilidade, sendo interessante para sistemas que necessitam apresentar uma reação rápida a determinadas perturbações. Isto é característico de sistemas naturais onde o caos e diversos mecanismos regulatórios fornecem uma flexibilidade incomum.
Neste contexto, a descrição ou análise de fenômenos naturais através de modelos ou técnicas não-lineares é mais efetiva do que os modelos ou técnicas lineares. Contudo, as dificuldades inerentes ao estudo dos problemas não-lineares, e o sucesso da mecânica linear em diversas áreas do conhecimento, incentivaram cada vez mais o estudo de modelos lineares e bem comportados.
Historicamente o estudo do caos se inicia com os trabalhos de Poincaré sobre a estabilidade do universo, tratado a partir do problema de três corpos. Depois, Lorenz deu início ao moderno estudo do caos estudando problemas atmosféricos.