化學系統的自組織現象是基於自催化和交叉催化等過程。

這類系統是普利高津提出耗散結構理論的主要根據之一。

典型的自催化組織現象就是貝洛索夫一紮鮑廷斯基反應，簡稱B -Z反應。

在恆溫反應器中，分別泵入硫酸鈰，丙二酸和溴酸鉀的硫酸溶液，同時不斷泵出反應物和生成物的混合物。

一般情況下，當把幾種物質放在一起進行化學反應時，它們會達到一個均勻的狀態。

但實驗研究發現，在金屬鈰離子作催化劑的情況下，一些有機酸（如丙二酸、檸檬酸）的溴酸氧化反應，呈現出組分濃度和反應介質隨時間週期變化的現象。

在B -Z反應中，混合溶液在加入幾滴試亞鐵靈（氧化還原指示劑）混合攪拌，再把得到的均勻混合物倒入反應器中，反應器立刻會發生快速的振盪：

溶液週期地由紅（溶液產生過量二價鐵離子、三價鈰離子時呈紅色）到藍（產生過量的三價鐵離子、四價鈰離子時呈藍色）地改變顏色，一會兒紅色，一會兒藍色，像鐘擺一樣發生規則的時間振盪。

這類現象常稱之為化學振盪和化學鍾，變化週期達2～3分鐘，而分子的短程相互作用時間的數量級為10-13秒。

這種全系統的振盪過程說明，系統內部各部分間保持著明確的相互關係，保持著一種長程關聯。

也就是說，在化學振盪過程中，反應分子在宏觀時間間隔上呈現出一種長程的一致性，長程的相關，體系中的分子好像是接受了某個統一的命令，自己組織起來形成宏觀的時間上的一致行為。

化學振盪現象曾在很長時間裡不被大多數化學家所承認，因為根據熱力學理論的傳統觀點，化學反應應當單向地、不可逆地趨於平衡態，即使從經典化學動力學的觀點看，B-Z反應中的振盪現象的出現也是不可思議的。

後來扎鮑廷斯基等人在實驗中發現，在某些條件下，體系中組分的濃度分佈並不是均勻的，而是可以形成規則的空間分佈，形成許多漂亮的花紋，並且在某些條件下，花紋會成同心圓或螺旋狀向外擴散，像波一樣在介質中傳遞。

這就是所謂的濃度花紋和化學波現象，是液體分子在一定條件下呈現出的自發宏觀上的自組織空間構型，現在已經發現還有不少反應體系能產生這種化學振盪、濃度花紋和化學波現象。

20世紀60年代出現的鐳射，是一種時間有序現象，是物理學中另一個著名的自組織系統。

在鐳射器中（放入了特殊材料）用光泵輸入能量，當輸入功率低於某個臨界值，鐳射器中的每個原子獨立地無規則地發射光子，光的頻率、相位和方向都是無規則的，這些光波有時互相抵消，發出的光較弱，屬自然光，整個光場系統處於無序狀態。

一旦光泵的輸入功率超過某個臨界值時，在存在著諧振盪等必要的條件下，情形會發生急劇變化：

各個活性原子似乎被某種神奇的力量組織起來，以統一的頻率和相位，朝同一方向發出光波。

由於原子間的協同，使輸出光成為單色性、方向性和相干性極好而強度大大加強的鐳射。

可見，在一定條件下，從無序的自然光實現了向有序的鐳射的轉變，或者說，在無序的自然光中產生出了非常有序的鐳射。

鐳射的光泵的外部能量只提供了觸發系統產生有序的條件，而從自然光到鐳射的對稱性破缺產生的有序的根源來自系統內部，也就是說，導致並保持鐳射系統的穩定性依賴於在非平衡態條件下由系統進行的自我組織。

在許多物理現象中也可以發現非常奇特的自組織。

在半導體器件中（以砷化矽二極體為例），當其二端所加電壓不太高時，二極體中透過的電流與另加電壓呈線性關係，服從歐姆定律；

當所加電壓達到一定值時，電流變成周期性的脈衝，即耿氏（Gunn）效應。在高頻感應加熱實驗中，將一石英管用機械泵抽空，使之維持在低真空狀態，然後透過高頻感應爐的感應線圈對石英管施加一個高頻交變電場，這時在石英管中就可以看到明暗相間的光環——一種空間有序結構。

實際上，在各學科的實驗研究中，還可以發現許多自發形成時間、空間有序，或者二者結合起來的時空有序的有序結構。

在一定條件下，高度規則的空間花紋或時間振盪可以從原來靜止的均勻的實驗介質中自發形成並維持下去，這種現象已為許多實驗工作者所觀察到。