基於模型的系統工程（Model-Based Systems Engineering, MBSE）是一種系統工程的方法，它通過形式化的建模方法來支持系統生命周期中的多個活動，包括需求、分析、設計、驗證和確認等。這些活動從概念性建設階段開始，持續到設計開發和後續的所有生命周期階段。
MBSE的三大支柱包括建模語言、建模工具和建模思路。其中，建模語言方面，對象管理組織OMG在UML 2.0的基礎上提出了SysML（Systems Modeling Language），作為系統工程的標準建模語言。SysML的目的是統一系統工程中使用的建模語言。建模工具主要是指支持SysML的計算機和網路環境，以及核心的軟體工具。建模思路涉及設計團隊如何利用SysML的各種圖形來建立系統模型，包括工作流程。目前主要的方法包括IBM Telelogic Harmony-SE、Weilkiens System Modeling (SYSMOD) method、INCOSE Object-Oriented Systems Engineering Method (OOSEM)等。
MBSE的建模方法不僅支持需求、功能到架構的分解和分配，還通過模型執行實現系統需求和功能邏輯的「校驗」和「確認」，並驅動仿真、設計、測試、綜合、校驗和確認環節。MBSE傳遞的模型包括需求、結構、行為和參數在內的動態信息，使整個組織中各類專業工程和技術領域人員更加直觀地理解和表達系統，確保全程傳遞和使用的是基於同一模型。
MBSE的實現有助於形成端到端的數位化，彌補研發前端的數位化缺失，改善多專業協同、工程變更與追溯的問題。通過對象化方式建模，模型可存儲為結構化數據，便於技術狀態管理和信息向下游傳遞與復用。