复杂响应是地貌系统演化新概念之一。地貌系统受外界刺激产生的复杂迟后效应。1973年由美国舒姆（S.A. Schumm）首次提出。地貌系统各部分，如冲积河道、支流水系、山麓坡、河谷壁坡、河流及分水岭之间存在着复杂的联系，任何一部分均随时间经历着复杂的变化。因此并不是根据一个外界刺激便可预测即时的唯一的结果型式。如当一个小的实验流域回春时，系统并不仅仅通过下切来调整，而是下切→加积→再下切的复杂响应，以寻求一个新的平衡状态。响应的复杂性同样可通过外在临界和内在临界来体现。如气候变迁可导致植被破坏，从而侵蚀加剧，塑造出不同于先前的地貌形态，即使气候回到先前的情势，也不可能再塑造成先前的地貌形态。又如流水地貌系统中泥沙在河漫滩或谷坡上的贮存，当超越临界坡降时，系统变得不稳定而发生加速侵蚀，而不会单纯地加积。由于复杂响应的存在，至少在地貌循环的早期阶段，不可能出现戴维斯认为的那样的循环，故剥蚀作用不是一个简单的渐进过程，而是由相对稳定时期分隔开的突发侵蚀组成的复杂事件系列过程。由于响应的迟后性，出现了复杂变化。如当流域出口伴随下切时，河道的变化正是当时当地条件的响应，河流系统的下切会影响上游，当上游作出响应时，河道未必下切，相反可能伴随沉积。中国地貌工作者开始运用复杂响应原理，分析水库上、下游河道因水库调运方式不同所产生的迟后的变化。