يهدف التحليل الرياضي المركب إلى دراسة وفهم العديد من المشكلات التطبيقية في العلوم والهندسة بإستخدام الرياضيات. ويتضمن هذا النوع من التحليل استخدام مفاهيم الرياضيات المختلفة مثل الجبر والتفاضل والتكامل ونظرية الاحتمالات والأرقام التعقيدية والتحليل الوظيفي وغيرها من الوسائل الرياضية لحل المشكلات التطبيقية.
ويعتبر التحليل الرياضي المركب بمثابة النموذج الأساسي الذي يعتمد عليه العلماء لحل العديد من المشكلات المعقدة في مجالات مثل الفيزياء والهندسة والطب وعلوم الحاسوب والاقتصاد وغيرها. ومن خلال استخدام الرياضيات والأساليب الحسابية المختلفة في هذا النوع من التحليل، يتم تحويل المشكلات الأصعب إلى مجموعة من المعادلات الأكثر بساطة يمكن حلها بدقة استنادًا إلى المعطيات المتاحة والنظريات الرياضية المناسبة.