Las pequeñas y medianas empresas (PYMES) enfrentan desafíos sistémicos complejos en la gestión de la transformación digital mientras persiguen la innovación en un entorno empresarial cada vez más interconectado. Este estudio adopta una perspectiva de teoría de sistemas para investigar cómo la digitalización mejora el rendimiento de la innovación al examinar las interrelaciones dinámicas entre la adopción digital, el impulso digital, la cultura digital y el rendimiento de la innovación. A través de un análisis empírico de 201 PYMES chinas utilizando enfoques PLS-SEM, IPMA y ANFIS, revelamos que el impulso digital media completamente la relación entre la adopción digital y el rendimiento de la innovación, destacando la naturaleza sistémica de los procesos de transformación digital. La cultura digital emerge como un moderador crítico, influyendo positivamente en las relaciones entre la adopción digital y el impulso digital, así como entre el impulso digital y el rendimiento de la innovación. Estos hallazgos demuestran cómo diferentes elementos de la transformación digital forman un sistema integrado donde los componentes interactúan para producir resultados de innovación. Este estudio contribuye a la teoría de sistemas al iluminar las complejas interdependencias en la transformación digital y ofrece implicaciones prácticas para gestionar el cambio sistémico en las PYMES.