Теория хаоса связана с концепцией эффекта бабочки тем, что в её основе лежит идея о чувствительной зависимости от начальных условий. 24

Согласно этой концепции, даже незначительные изменения в начальных условиях могут со временем привести к совершенно разным результатам. 2 Эта чувствительность возникает из-за нелинейной динамики, когда небольшие изменения могут усиливаться и распространяться по системе, вызывая крупномасштабные последствия. 2

Например, в применении к эффекту бабочки теория хаоса предполагает, что атмосфера представляет собой сложную систему с бесчисленным множеством взаимосвязанных переменных. 2 Взмах крыльев бабочки представляет собой небольшое возмущение в атмосферной системе. 2 Из-за чувствительности системы это небольшое возмущение может со временем усиливаться, что приводит к цепной реакции взаимодействий между переменными, которые в конечном итоге способствуют возникновению значительных погодных явлений, таких как ураганы. 2