국가혁신체계의 개념은 학자마다 다르게 정의하고 있다. Freeman and Perez는 기술혁신을 위한 주체이고 대학, 공공과 기업 연구조직들의 네트워크라 보았고, Nelson and Rosenberg는 기술혁신을 수행하는 조직들의 집합체로 정의했다.
국가혁신체계란 국가 차원에서 창출되는 기술혁신 메커니즘을 하나의 체계로 설명하기 위한 일종의 틀(framework)이다. 국가혁신체계에 대한 개념은 학자들마다 다소 다르게 정의하여 사용하고 있다. 구체적으로 Freeman and Perez(1988)는 국가혁신체계를 “새로운 기술을 획득·개량하고 이를 확산시키기 위해 관련 주체인 동시에 상호작용을 하는 대학, 공공연구기관, 그리고 기업 연구조직들 간의 네트워크(홍사균 외, 2010에서 재인용)”라고 정의하였으며, Lundvall(1992)은 “탐색과 탐구 활동에 관련된 모든 조직과 제도뿐만 아니라 학습에 영향을 미치는 국가의 모든 조직, 제도까지 포함하여 사용하였다(홍사균 외, 2010에서 재인용)”. 그리고 국가혁신체계의 개념을 활용한 최초의 국가 간 비교분석을 수행한 Nelson and Rosenberg(1993)는 국가혁신체계를 “기술혁신의 성과에 영향을 미치면서 주된 역할을 수행하는 조직들의 집합체(홍사균 외, 2010에서 재인용)”로 정의하여 사용하였다.