К самым ярким синергетическим эффектам можно отнести спонтанное формирование диссипативных структур, которые являются макроскопической организованностью в среде хаотично размещенных элементов, которые находятся в очень большом неравновесном состоянии. Например, во время нагревания небольшого слоя жидкости в нём неожиданно может сформироваться целая сеть регулярных ячеек, которые называются вихрем Бенара. Такой феномен появления из хаоса порядка представляет собой формирование волн, структур, вихрей и других периодических колебаний в химических процессах. Подобное в синергетике принято называть самоорганизацией, то есть рождением порядка из хаоса. Именно рациональное описание и изучение явлений самоорганизации смогло выделить синергетику в качестве новой эволюционной науки из целого ряда других научных дисциплин.
Характерной чертой специфических процессов, которые имеют место происходить в условиях оттока и притока энергии, то есть могут происходить в открытых неравновесных системах, является то, что все они могут быть описаны линейными уравнениями. Нелинейность процессов, которые изучаются синергетикой, приводит к разным интересным эффектам. Процессы, происходящие в неравновесной среде при совершенно одинаковых условиях способны протекать в разных направлениях. Именно это и соответствует множественности возможных решений нелинейных уравнений. Также при этом можно наблюдать эффект внезапного перескока с одного направления на другое. Точка, где происходит выбор нужной траектории, является точкой бифуркации. Выбор неравновесной средой некоторой траекторией из общего количества возможных позволяет говорить о роли хаоса в нелинейных процессах.
Следует отметить, что в синергетике термин «самоорганизация» используется только в этом значении и смысле.