L’estat d’un sistema es defineix per un nombre determinat de magnituds físiques expressables quantitativament, anomenades variables o funcions d’estat els valors de les quals en un instant to permeten de caracteritzar la dinàmica d’un sistema, i contenen prou informació sobre la seva història (anterior a to ) perquè hom pugui determinar-ne el comportament partint del coneixement del seu estat en to i de les entrades posteriors a to . Dins un sistema poden existir diversos conjunts de variables d’estat, tots ells interrelacionats; un dels més comuns és el de les variables de fase, format per les derivades successives d’una variable. Disposades en columna, les variables d’estat constitueixen el vector d’estat. Les equacions del tipus x(t) = f(x,v,t), que expressen la derivada del vector d’estat x en funció de l’estat x i del vector d’entrada o acció de control v, reben el nom de representació d’estat o equacions d’estat, i són molt utilitzades dins la teoria moderna del control, en el cas lineal invariant, es redueixen a x =Ax+Bu, essent A i B matrius numèriques. Llur solució porta a la matriu de transició d’estats Ø (t), que permet de passar de l’estat en to a l’estat en t:x(t) = Ø(t)X(to). Els valors de λ que satisfan l’equació |A-λI| = 0 s’anomenen autovalors o valors propis, i els vectors que compleixen Aν = λν, autovectors o vectors propis; els autovalors coincideixen amb els pols de la funció
G(s) = J(s)/V(s).
La matriu quadrada M = [V1, V2, ..., Vn] formada pels autovectors com a columnes s’anomena matriu modal i té una gran importància per al desacoblament de sistemes multivariables. Quan l’acció de control és combinació lineal de l’estat, hom parla de retroacció d’estat. L'estat mecànic d’un sistema és definit coneixent les coordenades cadascuna de les partícules que el constitueixen (n'hi ha tantes com graus de llibertat té el sistema) i els seus moments lineals. L'estat tèrmic és definit donant els valors de la pressió, el volum i la temperatura. L'estat quàntic és determinat pels nombres quàntics o per la seva funció d’ona. Quan les variables que determinen un cert estat romanen invariables respecte al temps, aleshores hom parla d'estat estacionari.