Trong thế giới hiện đại, rất nhiều vấn đề không tồn tại đơn lẻ mà được hình thành từ các mối liên kết đan xen: con người kết nối với nhau qua mạng xã hội, các điểm giao thông tạo thành hệ thống đường đi, dữ liệu liên kết thành những mạng lưới thông tin phức tạp. Để hiểu và phân tích những hệ thống như vậy, con người cần một cách nhìn có cấu trúc và logic. Lý thuyết đồ thị ra đời như một công cụ giúp mô tả, lý giải và tổ chức các mối quan hệ đó.