Отрицательная обратная связь, охватывающая линейную систему, всегда противодействует входному сигналу этой системы.

Согласно рисунку, система с обратной связью всегда состоит из прямого канала, имеющего коэффициент передачи K₁ и обратной связи с коэффициентом передачи  K_ОС. Для отрицательной обратной связи сигнал обратной связи X_ОС вычитается из входного сигнала системы X_вх. Важно отметить, что коэффициент передачи характеризуется амплитудой и фазой, зависящих от частоты сигнала. Это означает, что операция вычитания на рисунке показана для случая, когда разность фаз в петле обратной связи от входа канала K₁  до выхода K_ОС  не выходит за диапазон -90...+90 градусов.

Отрицательная обратная связь широко используется в линейных устройствах (усилителях, преобразователях, регуляторах). Отрицательная обратная связь создаёт в системе стабилизирующее действие и повышает линейность системы от входа до выхода, не смотря на то, что прямой канал системы может быть не достаточно линеен. В сложных регуляторах используется слабая положительная обратная связь вместе с отрицательной для уменьшения времени реакции системы.

В системах с обратной связью могут применяться технологии, использующие как аналоговую, так и цифровую обработку сигнала. В последнем случае широко применяются АЦП и  ЦАП, имеющие монотонную передаточную характеристику и малое время преобразования. Особо отметим, что АЦП и ЦАП с немонотонной передаточной характеристикой не могут применяться в системах с линейной обратной связью, поскольку в точке не монотонности меняет знак коэффициент преобразования, что может вызвать эффект превращения отрицательной обратной связи в положительную с соответствующими проявлениями положительной обратной связи  в зоне не монотонности.  

Теория обратной связи подробно рассматривается в курсе Теории автоматического управления (ТАУ), где, в частности, приводятся критерии устойчивости системы при анализе её фазочастотных характеристик при разомкнутой обратной связи.