Een complex adaptief systeem (Engels: complex adaptive system) of kortweg CAS is in de systeemtheorie een complex systeem waarvan de onderling verbonden componenten de mogelijkheid hebben zich aan te passen en te "leren" van eerdere ervaringen.
De term complex adaptive system is bedacht aan het Santa Fe Instituut door John Henry Holland, Murray Gell-Mann en nog enkele anderen. De wetenschappelijke studie van CAS richt zich in de eerste plaats op hun complexe, emergente en macroscopische eigenschappen. Los van de systeemtheorie is er geen enkel deelgebied van de wetenschap dat gebruikmaakt van de term.