从系统内进行的实际过程分类，可将物质系统区分为物理系统、化学系统和生命系统。物理系统内发生的是物理学所研究的各种过程，化学系统内发生的过程是化学组成或结构上的变化，生命系统内发生的是生命过程。当然，这种划分并不是绝对的，这三种过程可能相互联系地并存于一个物质系统中。因此，在按此类方法区分物质系统时，应根据所研究的具体目的而定。
从系统与环境的关系分类，可将物质系统区分为孤立系统、封闭系统和开放系统。孤立系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换；封闭系统与环境之间不存在物质交换，只能进行能量交换；开放系统与环境之间既存在着能量的交换，又存在物质的交换。在自然界中，开放系统具有更大的普遍性。
从系统所处的状态分类，可以把物质系统区分为平衡态系统、近平衡态系统和远离平衡态系统。在平衡态系统中，系统内部各方的相互作用处于均衡状态（如温度处处相等、压力处处相同、电磁属性处处相同、化学势处处相同等）；在近平衡态系统中，内部各方的相互作用表现为线性相互作用；在远离平衡态的系统中，内部各方的相互作用差异显着，从而表现出非线性相互作用。从系统所处状态进行分析研究，对于探讨系统的演化问题具有重要意义。
从人对系统的认识程度进行分类，可以把物质系统区分为黑系统、白系统和灰系统。黑系统指人们对其要素与结构还一无所知的系统；白系统指人们已清楚地知道了其要素与结构的系统；灰系统则指人们对于其要素和结构只有部分认识，尚无全面了解的系统。这三类系统在认识中又被称为“黑箱”、“白箱”和“灰箱”。人们对自然物质系统的认识过程，就是努力使黑系统向白系统转化的过程。
从人与物质系统的关系进行分类，可以将自然界中的物质系统区分为人工系统、天然系统和复合系统。人工系统指人工制造的各种物质系统，如机器、建筑物、铁路、轮船、各种车辆、飞机、火箭等，人工智能机等也属此类物质系统；天然系统则指人类尚未改变其自然状况和演化过程的物质系统。在现实世界中，还存在着大量既包括天然系统，又包括人工系统的物质系统——复合系统，如农田水利工程等。
这里只列出了几种较为常见的分类方法，还存在着多种其他的分类方法，如按尺度、规模和空间范围划分还可以把自然物质系统区分为宇观、宏观、微观系统等。
三、自然界物质系统的层次性
1）物质系统的层次性
自然界中的一切事物都是以系统方式存在着，由于组成系统的诸要素的种种差异（包括结合方式上的差异），使得系统组织在地位与作用、结构与功能上表现出等级秩序性，形成了具有质的差异的系统等级，这种等级差异性就是物质系统的层次性。换言之，层次性反映了客观存在着的自然界的等级结构，即若干要素经相干性关系构成的系统，再通过新的相干性关系而构成新系统的逐级构成的结构关系。层次性是系统的一个重要特征。
早在19世纪末，恩格斯就根据当时的科学认识和哲学成果，提出了自然界具有层次性的思想，指出：“物质是按质量的相对大小分成一系列较大的、容易分清的组，使每一组的各个组成部分互相间在质量方面都具有确定的、有限的比值……可见的恒星系，太阳系，地球上的物体，分子和原子，最后是以太粒子，都各自形成这样的一组。”恩格斯在这里讲的是按质量划分层次。现代自然科学在各个领域所取得的一系列重大发展，不仅充分证实了恩格斯当年关于物质系统层次性思想的正确性，而且更进一步丰富了其内容，揭示出层次性在自然界中普遍存在的规律。
在非生命世界中，根据当代科学关于物质结构的理论和假说，按空间尺度或质量大小，可以把非生命世界划分成一些具有代表性的系统层次：
总星系←星系团←星系←恒星←行星（包括卫星）←地面上的宏观物体←分子←原子←原子核←基本粒子←夸克
在生命世界中，可以按照生命运动形式从低级到高级的排列次序，把生命物质系统划分为不同的层次。不同层次的生命系统具有不同的特点，遵循不同的规律。关于不同层次生命系统的科学研究，也分别属于分子生物学、细胞学、生理学、生物进化论和生态学等不同学科：
生物圈←生态系统←生物群落←种群←生物个体←系统←器官←组织←细胞←生物大分子
2）物质层次之间的辩证关系
自然界的物质系统层次多种多样，它们之间有着既相互区别又相互联系的辩证关系，表现为间断性与连续性的统一、有限性与无限性的统一。
（1）间断性与连续性的统一
物质系统层次的间断性，是指各个物质系统层次是分立的、不连续的。不同层次的物质系统在各自的质与量的规定性上以及在功能等方面都存在着差异性，这些差异性使物质系统被分成相对分立的、不连续的、有明显区别的层次。物质系统的间断性表现在三个方面。
①不同层次的物质系统在质量范围和空间尺度范围方面各不相同。
②不同的物质系统层次，各自具有不同的结构，并往往发挥着不同层次的系统功能。例如，分子层次上的分子是化学性质得以保持的最小单元；原子层次上的原子是物质在化学变化之中的最小单元；而进入到原子核层次，则涉及核反应了。
③不同层次的物质系统，各自遵循的运动规律不同。例如，宇观层次的物质系统服从广义相对论和宇宙电动力学的规律，宏观层次的物质系统服从牛顿力学规律，微观层次的物质系统服从量子力学规律。之所以这样，原因在于每一个层次的运动都不是下一个层次运动的简单重复、叠加，尽管高层次当中包含着低层次，但是高、低层次之间还有质的差别。因此，不能把生命运动规律简单地归结为物理的、化学的规律，也不能用高层次的运动规律取代低层次的运动规律。
物质系统层次的连续性是指物质系统层次之间的分立不是绝对的，它们之间存在着紧密的联系，并能够相互转化。这种连续性也表现在三个方面。
①物质系统的层次之间具有从属关系，每个物质层次都既有它的下属层次，其本身又从属于比自己高的层次。对于比它低的层次来说，它是由下属层次的物质系统作为要素组成的；对于比它高的层次来说，它又是上一级系统的子系统——要素，而其上一级系统又只不过是更大系统的要素。例如，分子是组成宏观物质的基础，而分子本身又是由比它低一个层次的原子组成的。
②每一个层次的物质系统在一定条件下都能和相邻层次的物质系统发生转化。低层次的物质系统可以发展为高层次的物质系统，高层次的物质系统可以分解为低层次的物质系统。例如，在生物进化史上，生物大分子可以进化发展为细胞，而细胞也可以分解出生物大分子来。
③相对区分的不同物质系统层次之间的相互联系，不仅表现在相邻上下层次之间有着相互影响、相互制约，而且还往往表现在多个层次之间发生着相互联系和相互作用，有时甚至是多个层次之间的协同作用。
例如，在系统发生自组织时，系统中出现的众多要素、多个不同的部分、多个层次的相干行为，它们一下子全都被动员起来，使得涨落得以响应，得以放大，造成整个系统发生质变，进入新的状态。
可见，自然物质系统层次是间断性与连续性的统一，既不能只承认间断性，否认连续性，也不能只承认连续性而否认间断性。
（2）有限性与无限性的统一
物质系统层次的有限性是指对于一个具体层次的物质系统来说，在质量范围、空间尺度、结构和功能等方面都是有限的。物质系统层次的无限性是指对于整个自然界来说，物质系统的层次是不可穷尽的。一个系统被称之为系统，实际上只是相对于它的子系统即要素而言的，而它自身又是上级系统的子系统，即要素。同样，一个系统的子系统即要素本身亦有其子系统，即要素。在科学史上，人们曾一再以为对自然界的认识向外达到了天际，达到了最外层系统；也曾以为对自然界的认识向内达到了终极，达到了最内层系统。但是，新的科学发现使得这些界限一再被打破，人们不断地认识到更大的、更深的系统层次，而任何一个具体的物质层次都只是无限的自然界物质层次序列上的一个“关节点”。
自然界中物质系统层次这种有限与无限的统一性要求我们，在认识自然时，应善于“从有限中找到无限，从暂时中找到永久”。
3）层次结构的因果链
在高层次物质系统与低层次物质系统之间，存在着相互制约的双向因果链——上向因果链和下向因果链。
一方面，高层次物质系统是低层次物质系统由于相干性作用，发生突变而产生出来的。在宇宙演化过程中，低层次的物质系统是构建高层次物质系统的基础，如基本粒子与原子之间的关系就是这样。所以，低层次物质系统作为原因，可以在高层次系统中引起一定结果，可以决定高层次系统的特有规律，这就是物质层次结构的上向因果链。
另一方面，高层次物质系统作为整体，具有低层次系统所没有的性质，并限制和影响着低层次物质系统的运动及其运动规律，使得低层次物质系统的活动范围、条件和方向被制约在高层次规律所允许的范围之内。这种高层次物质系统对低层次物质系统的限制和影响，就是层次结构的下向因果链。
双向因果链的存在，不仅造成了层次之间的差别，也沟通了层次之间的联系。正如拉兹洛所说：“系统进化创造出来的等级不单单是结构等级，而且还是控制等级。”上向因果链的存在，提供了从低层次规律入手认识高层次现象的可能性。因为低层次物质系统及其相干性关系作为原因，导致了高层次物质系统特点的出现，故从低层次系统的规律和相干性关系出发进行研究，并考虑到相应的对应规则，高层次系统的特点就可能得到递进性的阐明。下向因果链的存在，则保证了从高层次规律出发对加入高层次系统的低层次现象作出解释和预言的可能性。
四、自然界物质系统的稳定性与可变性
稳定性与可变性是物质系统中普遍存在着的一对重要性质。稳定性的存在，使人们能够对丰富多彩的自然界从各个角度进行考察；可变性的存在，则使自然界的演化（进化或退化）成为可能。
1）物质系统的稳定性
物质系统的稳定性是指物质系统在一定环境条件下能够保持某种状态的特性。这种稳定性体现了物质系统与环境的相互作用关系。
对于物质系统所处的状态，可以用某种宏观状态变量来表征。由于多数物质系统都是由大量相互作用的部分所组成，各部分的性能及部分之间的相互耦合关系都可能出现变异和起伏，环境也会带来随机干扰。
所以，宏观状态变量很难长时间保持在一个值上。利用统计方法，可以找到宏观状态变量在长时间范围内瞬时状态的平均值，或是瞬时状态变量所能达到的最可几值。系统的真实状态变量通常表现为对平均值（或最可几值）的一定偏离或起伏。这种宏观变量对平均值的起伏，一般称之为涨落。系统的稳定性可以通过涨落来衡量。
物质系统的稳定性就是宏观状态相对涨落的不变性。一个物质系统如果经受不住任何涨落，那么它将随时经由过渡状态而解体。只有在经受涨落后能够恢复自身状态，即对涨落体现出不变性的物质系统，才有存在的可能性。
对于稳定状态，涨落将收敛平息，从而使物质系统的运行表现为向某种状态的自发回归。无论是无生命的原子、分子、天体等系统，还是有生命的生物体系统，尽管它们各自的稳定状态各不相同，但都是物质系统稳定性的体现。正是由于这种稳定性的存在，才使得自然界呈现出丰富多彩的景象，体现出物质存在形式的多样性。
为什么存在于自然界的各个物质系统的结构能够如此巧妙地组织起来，协同工作，而维持不同的物质系统的稳定状态，使自然界呈现出如此千姿百态呢？对此，普利高津的耗散结构理论和哈肯的协同学给出了富有创造性的回答。
耗散结构理论与协同学指出，物质系统的稳定性与自组织现象密切相关。所谓“自组织现象”，就是在一定条件下系统通过自我组织自发形成一种“有序结构”的现象。这种自组织现象普遍地存在于自然界之中。
在生物界中，不仅任何一个生物个体（从单细胞生物到多细胞的动物、植物）都具有自我更新、自我繁殖、自我调节的功能组织，而且许多生物群体，即使是低等的昆虫群体，也呈现出明显的自组织现象。例如，千千万万个蜜蜂在看来是无序的飞行运动中，却能够相互协作，建造出十分完善的正六边形蜂巢。在非生命世界中，科学实验也证实了这种自组织现象的普遍存在。例如，流体力学系统中的“贝纳德对流”、物理系统中的激光、化学反应系统中的B－Z反应（化学振荡）等，都是在非生命系统中实现的无序向有序变化的现象。