Pemikiran sistem adalah pendekatan ilmiah yang dimulai dari keseluruhan. Pendekatan ini digunakan untuk mendesain cagar biosfer secara individu dan juga untuk menghubungkannya dengan seluruh jaringan internasional. Pendekatan ini memperhitungkan hubungan yang kompleks serta variabel "lunak" yang mendasari emosi, motivasi, dan perilaku manusia sehingga memberikan pendekatan holistik terhadap isu-isu kebijakan dan sosial yang kompleks. Dari perspektif ini, cagar biosfer terdiri dari berbagai komponen yang mencerminkan hubungan yang kompleks antara faktor alam dan sosio-ekonomi, antara struktur fisik dan nilai-nilai manusia, antara ruang budaya dan lanskap alam, ekologi politik, dan ekologi kreatif. Penerapan pemikiran sistem dilakukan mulai dari tahap persiapan pengusulan cagar biosfer hingga desain, perencanaan dan implementasi pengelolaan. Penerapan pemikiran sistem pada desain cagar biosfer memungkinkan untuk mengidentifikasi semua elemen ekosistem yang lebih besar. Dalam kasus CBR, pendekatan ini memungkinkan hubungan antara kota kuno, yang berpengaruh pada pengembangan seluruh ekosistem sebagai pelabuhan bersejarah dan warisan budayanya dalam kaitannya dengan kawasan konservasi perairan.