Las ciudades modernas son sistemas adaptativos complejos en los que existe una gran dependencia e interacción entre los diversos interesados, componentes y subsistemas. El uso de tecnologías digitales de información y comunicación (TIC) ha abierto la visión de las ciudades inteligentes en las que los habitantes pueden tener una mejor calidad de vida y la ciudad puede estar mejor organizada y gestionada. Sin embargo, el despliegue de soluciones TIC no mejora automáticamente ni invariablemente la calidad de vida de los ciudadanos. Analizar las ciudades como sistemas complejos con varios subsistemas interactuantes puede ayudarnos a entender la dinámica urbana y el destino de las ciudades inteligentes. Podremos analizar diversas intervenciones políticas y determinar su efectividad y anticipar posibles consecuencias no deseadas. En este documento, discutimos cómo las ciudades inteligentes pueden ser vistas a través de la lente del pensamiento sistémico y los sistemas complejos y proporcionamos una revisión integral de técnicas y métodos relacionados. Junto con resaltar la ciencia de las ciudades a la luz de la modelización urbana histórica y la dinámica urbana, nos enfocamos en arrojar luz sobre los sistemas complejos de las ciudades inteligentes. Finalmente, describiremos los diversos desafíos de las ciudades inteligentes, discutiremos las limitaciones de los modelos existentes e identificaremos direcciones prometedoras para el trabajo futuro.