系统生物学的医学应用研究，采用组学生物技术、计算机数学建模和基因生物技术等规模化、系统化与高通量化研究生物医学的学科，包括，生物系统理论和系统生物技术在生物医学研究中的应用。

早在20世纪初期，贝塔朗菲多次阐述生物的有机体观和一般系统论，以及系统与整体方法研究生物学，从而奠基了系统生物学，1979年Joël de Rosnay的著作《The Macroscope》有非常明晰与现代的论述应用系统方法的生物学研究。1993年德国Zieglgansberger W和Tolle TR发表神经系统疾病的系统生物学（systems biology）研究方法，论文摘要中出现系统生物学（systems biology）词汇。1968年美国召开了系统论与生物学（systems theory and biology）国际会议，阐述了系统论方法研究生物学。1989年美国主办了生物化学系统理论与计算机模型研究的国际会议（第11届国际分子系统生物学会议2009年于上海召开），形成了系统生物学的计算生物学与数学模型研究体系。

20世纪90年代，功能基因组的研究与生物芯片、微流控技术的发展，形成了系统生物医学研究的组学生物技术与方法。