一个复杂的输入，可将输入分解为许多较简单输入的和，针对简单输入个别计算输出，其输出相加，就是系统对应复杂输入的输出。这是非线性系统没有的特性，上述的数学特性也使得线性系统的解比非线性系统的解要来的简单许多。对于线性时不变系统，叠加原理也是脉冲响应或频率响应等分析方式的基础。若是连续、线性时不变系统的微分方程，可以利用拉普拉斯转换来求解；而离散系统中，可以利用Z转换来求解。线性模式常在非线性系统的线性化时使用，以便于后续的数学运算或处理。
时变脉冲响应.一线性系统的时变脉冲响