La construcción de sistemas complejos es de gran importancia para mejorar la competitividad nacional y promover el desarrollo social. Sin embargo, la comunidad académica actualmente carece de una comprensión sistemática de su mecanismo de innovación sostenible. Este estudio seleccionó el Sistema de Aplicación de Ingeniería Espacial Tripulada de China (CMSEAS) como un caso representativo de un sistema complejo. Los datos de investigación se recopilaron mediante un enfoque multimétodo que incluye literatura documental, datos internos, investigación de campo y entrevistas. A través de la teoría fundamentada, el estudio profundiza en cómo el sistema complejo logra la innovación local y cómo mantener la sostenibilidad de la innovación. Los hallazgos indican que, en primer lugar, la ventaja del rezagado y la fuerza espiritual contribuyen conjuntamente a la acumulación de conocimiento de los sistemas complejos orientados a tareas nacionales, y esta acumulación de conocimiento mejora significativamente la capacidad de innovación de los sistemas complejos. En segundo lugar, al enfatizar la mejora de las capacidades de innovación, es imperativo que los sistemas complejos implementen una gestión de riesgos holística, que es una garantía importante para lograr con éxito el objetivo. En tercer lugar, en el contexto del fracaso del mercado, el sistema nacional proporciona un fuerte apoyo para el sistema complejo orientado a tareas nacionales. La institución general y la capacidad general constituyen la columna vertebral para garantizar la innovación sostenible.