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La formation initiale d'ingénieur de McKelvey a influencé ses travaux qui, très vite, ont combiné les sciences sociales et les sciences physiques ou biologiques. Ses premiers articles analysent le design organisationnel dans une perspective socio-technique. Très tôt l'auteur s'appuie sur la biologie pour appréhender l'évolution des organisations et leurs interactions avec l'environnement. Son livre Organizational Systematics (1982) demeure une référence dans le domaine de la taxonomie organisationnelle dans une perspective évolutionniste.
Cette analyse de la dynamique organisationnelle s'enrichit progressivement, dans le courant des années 1990, par les apports de la théorie de la complexité. Son article « Quasi-natural Organization Science » (1997) constitue un des fondements de l'approche co-évolutionniste, aujourd'hui très développée dans le domaine des organisations (Lewin et Volberda, 1999). En parallèle l'auteur s'interroge sur l'épistémologie des sciences de l'organisation et propose les sciences de la complexité comme étant à la fois une « good science » et une science adaptée à la nature spécifique des phénomènes sociaux.
Prenant appui sur les sciences de la complexité, ses travaux les plus récents portent sur le management de la dynamique organisationnelle dans une perspective co-évolutionniste, le leadership et la modélisation des systèmes sociaux.
Afin de mettre en valeur les principaux apports de l'auteur dans le domaine du management stratégique sans simplifier de façon trop brutale la richesse de sa pensée, les auteurs présentent ses contributions dans le domaine de la philosophie des sciences, sa lecture des théories de la complexité, et ses propositions sur l'apport de ces théories au management stratégique.
