(一)线性系统理论
线性系统理论是现代控制理论中很基础的部分，也是比较成熟的部分。要分析系统的特性，首先要建立系统的数学模型。在经典控制理论中，用微分方程、传递函数和频率特性来描述，而在这里用状态方程来描述。状态方程不仅描述了系统的输入输出关系，还描述了系统中一些状态变量的时变关系。
(2)系统识别
这是现代控制理论的一个非常活跃的分支。
所谓系统辨识，就是通过观察系统或过程的输入输出关系来确定其数学模型的方法。系统辨识理论不仅广泛应用于工业、国防、农业、交通等工程控制系统，还应用于计量经济学、社会学、生理学、生物医学和生态学。
如人的表现、瞳孔和肌肉控制功能、人-机-环境系统中的新陈代谢和脑电波等，都得到了非常成功的模型。
(3)很优控制
很优控制是现代控制理论的重要组成部分。很优控制问题是在已知系统的状态方程、初始条件和某些约束条件下，寻求一个很优控制向量，使系统的状态或输出满足某种很优准则或某种指标泛函在控制向量的作用下达到很优值。
(4)很优估计
很优化也是现代控制理论的一个重要分支。在通信工程中，接收信号总是由有用信号和干扰噪声组成。
