Для того, чтобы страны и компании имели возможность достигать передового технологического уровня — наверстывать упущенное и поддерживать достигнутый уровень — требуется наличие четко функционирующей национальной инновационной системы. Вместе с тем, не имеется единой модели успешной национальной системы, применимой ко всем контекстам. Существуют как рыночные, так и возглавляемые государством инновационные системы, что отражает широкий разброс в стратегиях стран, совершивших технологический прорыв. Во всякой инновационной системе, будь то рыночной или возглавляемой государством, задействован ряд заинтересованных сторон: частный сектор, университеты, научно-исследовательские институты и центры, информационнопропагандистские и инициативные группы, а также государственные учреждения и предприятия.

Взаимодействие и взаимосвязь между этими заинтересованными сторонами помогают определить ключевые задачи, в том числе программу исследований, потребности в финансировании, инновационную деятельность и патентные права, а также преобразование инноваций в жизнеспособные и рентабельные технологии. В рыночных системах выбор в сфере инноваций диктуется соображениями эффективности и мотивами получения прибыли, а в системах, возглавляемых государством, приоритетное внимание, как правило, уделяется инновациям, способствующим достижению результатов в сферах экономического роста, социального обеспечения и общественного здравоохранения.

Взаимосвязи в рамках национальной инновационной системы носят сложный характер, и успех инновационных усилий той или иной страны зависит от того, каким образом сети заинтересованных участников взаимодействуют друг с другом в деле создания и распространения инноваций. Эффективность национальной системы зависит от структуры рынка и конкуренции. Основанные на конкуренции рынки стимулируют компании к тому, чтобы продолжать разработку инноваций и добиваться преимуществ по сравнению с другими конкурентами. С другой стороны, чрезмерно высокая конкуренция может снижать доходы и прибыль, что ограничивает возможности компаний осуществлять инвестиции в исследования и разработки.

Помимо рыночной конкуренции, важную роль в обеспечении равных условий для разработчиков технологий играют нормативные акты. Регулирование интеллектуальной собственности зачастую задает направление национальной инновационной деятельности. Слишком слабая защита интеллектуальной собственности и отсутствие альтернативных механизмов для предоставления компенсаций новаторам могут тормозить инновационную деятельность.

С другой стороны, чрезмерно строгая защита интеллектуальной собственности также мешает инновационной деятельности, поскольку она сдерживает распространение знаний и препятствует будущим инновациям. Регулирование играет также центральную роль в обеспечении того, чтобы технический прогресс был направлен на улучшение социального обеспечения. Кроме того, успешная национальная инновационная система нуждается в дополнительной инфраструктуре, включая юридические и предпринимательские услуги, телекоммуникации и транспорт. Важную роль в укреплении национальных инновационных систем может сыграть появление так называемой открытой науки, в условиях которой данные исследований, лабораторные отчеты и другие результаты исследовательских процессов находятся в свободном доступе. Открытая наука содействует привлечению нетрадиционных субъектов, включая небольшие исследовательские группы и независимых исследователей, в комплексную инновационную деятельность.