Epälineaarinen tarkoittaa
matematiikassa systeemiä, jonka käyttäytyminen ei ole ilmaistavissa kuvailijoidensa summana. Erityisesti epälineaariseen systeemiin ei päde
superpositioperiaate kuten
lineaariseen. Karkeasti sanoen epälineaarinen systeemi ei ole yksinkertaisesti osiensa summa tai monikerta.
Epälineaarinen kehitys sisältää yllättäviä tapahtumia, joita ei voida palauttaa yksinkertaisiin syy–seuraussuhteisiin, ja joissa verraten pieni tapahtuma voi aikaansaada merkittävän tapahtumaketjun. Epälineaarisuudella viitataan tapahtumien kulussa ilmenevään ennakoimattomaan epäjatkuvuuteen. Epälineaarisuudesta johtuen systeemin kehityksessä voidaan tunnistaa
perhosefekti. Toisin sanoen systeemin alkutilassa tapahtuvat pienetkin muutokset kertaantuvat ja voivat aiheuttaa suuriakin muutoksia systeemin myöhempiin tiloihin.