Sistem adaptif adalah sistem apa pun yang mampu berubah berdasarkan input yang diterimanya. Semua sistem adaptif mengandung mekanisme internal yang menyebabkan sistem berubah. Dalam biologi, sistem adaptif digunakan oleh ekosistem, populasi, dan makhluk individu. Komputer juga telah diprogram dengan fitur adaptif berdasarkan yang terlihat di alam.
Sistem adaptif membuat adaptasinya berdasarkan umpan balik yang diterimanya dari lingkungannya. Dalam loop umpan balik, beberapa output yang dihasilkan diarahkan kembali sebagai input ke dalam sistem. Masukan ini kemudian dapat digunakan oleh sistem untuk melakukan adaptasi. Loop umpan balik disebut sebagai positif atau negatif, dengan loop umpan balik positif cenderung mempercepat atau meningkatkan output dan loop umpan balik negatif cenderung memperlambat atau menurunkan output.
Dalam biologi, sistem adaptif dapat terjadi baik dalam skala besar maupun kecil. Ekosistem dapat dianggap adaptif karena mereka dapat berubah berdasarkan umpan balik yang mereka terima. Contoh klasik dari hal ini adalah studi tentang dinamika populasi. Ketika populasi kelinci meningkat, misalnya, populasi hewan pemangsa, seperti rubah, meningkat seiring dengan kelebihan makanan. Setelah satu titik, jumlah pemangsa tumbuh terlalu banyak untuk sistem dan menurun lagi ketika tidak ada cukup hewan pemangsa untuk diberi makan.
Dalam organisme biologis tunggal ada juga banyak sistem adaptif yang bekerja. Belajar dan modifikasi perilaku adalah adaptasi yang dilakukan organisme untuk menerima masukan yang lebih positif dari lingkungan. Umpan balik kepada individu hewan cenderung meningkatkan perilaku yang menyebabkan kesenangan dan mengurangi perilaku yang menyebabkan rasa sakit.
Robot juga dapat dilengkapi dengan sistem adaptif. Sistem ini memungkinkan robot untuk mengamati lingkungannya dan membuat pilihan berdasarkan informasi yang diterima tanpa memerlukan manusia untuk mengarahkannya dalam setiap tindakan. Mars Rovers adalah contoh robot yang diprogram dengan kemampuan untuk membuat pilihan. Jauh dari Bumi dan para ilmuwan yang memprogramnya, mesin ini harus membuat pilihan sendiri saat mengumpulkan data.
Pengembang perangkat lunak juga telah merancang program komputer untuk dapat beradaptasi dengan kebutuhan pengguna. Banyak dari program ini digunakan oleh orang-orang yang tidak dapat menggunakan program tradisional, seperti teknologi pidato-ke-teks. Di dunia fisik, sistem adaptif dapat menciptakan sejumlah sistem perlindungan diri, seperti mobil yang mengemudi sendiri dan jalan yang melakukan perbaikan sendiri. Meskipun ide untuk sistem seperti itu banyak, teknologi yang memungkinkan banyak objek buatan manusia berperilaku dengan cara yang adaptif belum dikembangkan.