根据信号和系统特性的不同，控制系统可进行多样化分类。
一、按照给定信号分类
1. 恒值控制系统
恒值控制系统，也常被称为定制系统或调节系统，其控制输入保持为恒定值。该系统的目标在于使被控量（如液面水位、下罐压力）稳定在预设的给定值上。例如，液面控制系统和直流电动机调速系统就属于此类。
2. 随动控制系统
随动控制系统，又称为伺服系统，其控制输入为随时间变化且规律未知的函数。系统的职责在于，让被控量按照相同的规律变化，同时确保与输入信号的偏差在规定范围内。函数记录仪、自动火炮系统和飞机自动驾驶系统等均为此类系统的实例。
3. 程序控制系统
程序控制系统的给定信号是依据预先编制的程序确定的。被控量会按照相应的规律随控制信号变化。在机械加工中，数控机床就是一个典型的程序控制系统的应用。
二、按系统参数是否随时间变化分类
如果控制系统的参数在运行过程中不随时间发生变化，则称其为定常系统或时不变系统；反之，则为时变系统。在实际应用中，严格的定常系统是较为少见的。但在所考察的时间间隔内，若系统参数的变化相对缓慢，则可将其近似视为定常系统进行处理。
三、按系统是否满足叠加原理分类
1. 线性系统
线性系统的特点在于其具有齐次性和叠加性，响应与初始状态无关，稳定性与输入信号无关。当系统的微分方程中含有数字时，便不能遵循叠加性原理。
2. 非线性系统
若控制系统包含一个及以上非线性元件，则该系统被归为非线性控制系统。非线性系统不满足叠加原理，其响应与初始状态以及外部作用均有关。
四、根据信号形式分类
1. 连续系统
若系统中各部分的信号均为连续函数形式的模拟量，则该系统被称为连续系统。
2. 离散系统
若系统中存在离散信号（如脉冲序列或数码），则该系统被称为离散系统，包括采样系统和数字系统。计算机控制系统就是一个典型的离散系统实例。