Использование принципа суперпозиции может быть неприменимо в ситуациях, когда система демонстрирует нелинейное поведение или сильные взаимодействия. 5

Некоторые примеры:

• Электродинамические задачи для сред с нелинейной зависимостью поляризуемости или намагничённости от приложенного поля (например, в сегнетоэлектриках, ферромагнетиках). 1 В таких случаях в уравнениях Максвелла появляются нелинейные поправки, в результате могут возникать принципиально новые явления. 1
• Вакуум при учёте квантовых явлений. 1 Например, в квантовой электродинамике фотон может на некоторое время превратиться в электронно-позитронную пару, которая может взаимодействовать с другими фотонами. 1
• Общая теория относительности. 12 Например, гравитационное поле Солнца влияет не только на Землю и Луну, но и на гравитационное взаимодействие между ними. 2
• Взаимодействие атомов и молекул. 1 Например, если поднести к двум атомам, связанным общим электронным облаком, точно такой же третий атом, он оттянет на себя часть связывающего атомы электронного облака, и в результате энергия связи между первоначальными атомами изменится. 1