Un sistema es un conjunto de entidades (como electrones, neutrones, protones, fotones) que pueden o no interaccionar entre sí. Los sistemas que pueden adecuarse a esta definición (por ejemplo, un átomo) a menudo componen otros sistemas más complejos (como una molécula); estos, a su vez, componen otros aún más complejos (por ejemplo, un gas), etc. Por ello, el proceso de extensión de los conceptos físicos a los sistemas ha de garantizar que globalmente se les pueda considerar como nuevas entidades individuales, cuyo comportamiento se pueda describir con las mismas magnitudes y leyes utilizadas para estudiar a las partículas simples. Esto implica que un sistema tenga, como tienen las partículas, masa, m, impulso lineal, p, energía, E , e impulso-energía, P.

El impulso-energía de un sistema, P_sistema, se calcula sumando los impulsos-energía de cada entidad que lo compone P₁, P₂, P₃, etc., más un término adicional que tiene en cuenta posibles flujos de energía en forma de campo. Es decir: P_sistema= P₁  + P₂  + P₃ +....+ Término adicional. Para el estudio de problemas que requieren tener en cuenta el término adicional es necesario entrar en el dominio de la teoría de campos.  No obstante, es posible acotar un conjunto amplio de problemas en los que la energía radiada tiene por soporte los cuantos asociados al campo correspondiente (por ejemplo, fotones si se trata de radiación electromagnética). En estos casos todos los flujos de energía son asimilables a flujos de entidades corpusculares. Entonces se obvia el término adicional y se utiliza una expresión simple del impulso-energía de un sistema igual a la suma de los impulsos-energía de cada uno de sus componentes corpusculares:

P_sistema= P₁  + P₂  + P₃ +...

La suma de los cuadrivectores se efectúa sumando respectivamente sus componentes de energía e impulso lineal. Por lo tanto, resulta de esta definición que la energía del sistema, E_sist, es igual a la suma de las energías de los componentes y que el impulso lineal del sistema, p_sist, también es igual a la suma de los impulsos lineales de los componentes. Por otra parte, como el sistema se considera una nueva entidad física, se le ha de poder aplicar en su conjunto la ley fundamental de la dinámica, como si de una partícula se tratara. Así pues, se han de cumplir las siguientes leyes:

El cumplimiento simultáneo de estas tres expresiones condiciona el tipo de relación existente entre la masa del sistema y las masas de sus componentes. Como se verá, al contrario de lo que supuso la mecánica de Newton,  la masa de un sistema, generalmente, no es igual a la suma de las masas de sus componentes.