Przejścia bistabilne opisują układy funkcjonujące pomiędzy dwoma stabilnymi stanami, w których moment przełączenia zależy nie od pojedynczej wartości progowej, lecz od napięć i opóźnień dynamicznych występujących między strukturami odpowiedzialnymi za utrzymanie równowagi.
Bistabilność odnosi się do układów posiadających dwa stabilne stany pracy, między którymi przełączenie nie zachodzi płynnie, lecz skokowo, w wyniku przecięcia trajektorii parametrów prowadzących do reorganizacji przepływu energii. W takim ujęciu stan układu nie jest jedynie funkcją chwilowej wartości sygnału, lecz zależy również od historii jego zmian oraz od lokalnych warunków dynamicznych. Przejścia bistabilne powstają tam, gdzie konfiguracja elementów nieliniowych tworzy przestrzeń reakcji o dwóch minimach energetycznych, z których każde odpowiada innemu stanowi równowagi. Aby układ przeszedł z jednego stanu do drugiego, musi wystąpić bodziec zdolny do przekroczenia granicy, za którą tor kompensacyjny nie jest w stanie utrzymać dotychczasowej konfiguracji. Co istotne, bodziec ten nie musi odpowiadać prostemu przekroczeniu progu sygnałowego — może wynikać ze złożonej relacji między prędkością narastania, zmianą rezystancji dynamicznej a modulacją przepływu w torach pomocniczych. Z tego powodu układy bistabilne wykazują silną zależność od sekwencji sygnałów, a nie tylko od ich wartości, co pozwala na powstawanie stanów pozornie sprzecznych: układ może utrzymywać stan mimo zmiany warunków albo przełączyć się przy parametrach niższych niż wynikałoby z analizy statycznej.
Mechanizm bistabilny ujawnia swoją naturę przede wszystkim w obszarze przejścia, gdzie układ funkcjonuje w stanie niestabilnym, krótkotrwałym i silnie zależnym od wzajemnego oddziaływania torów sygnałowych. W tym przedziale parametrów układ znajduje się między dwiema strukturami równowagi, a niewielkie zakłócenia mogą przesunąć go w jedną lub drugą stronę. W praktyce oznacza to, że przełączenie jest efektem nagromadzenia drobnych różnic, które oddziałują na siebie w czasie poprzez sprzężenia pojemnościowe, rezystancję dynamiczną i lokalne opóźnienia propagacji. Układ bistabilny może reagować na zmianę parametrów z opóźnieniem, ponieważ samo osiągnięcie progu nie wystarcza do wymuszenia stanu; konieczne jest także naruszenie równowagi kompensującej, która stabilizuje położenie układu w jednym z minimów energetycznych. Właśnie ta zależność od dynamiki powoduje, że w układach bistabilnych występują fluktuacje przejściowe, krótkotrwałe plateau lub stan pozornego zawieszenia, w którym zachowanie nie wskazuje jeszcze kierunku finalnego przełączenia. Dopiero przecięcie trajektorii parametrów wymusza reorganizację przepływu energii, prowadząc do gwałtownego ustanowienia nowego stanu równowagi.
W strukturach wykorzystujących przejścia bistabilne istotne jest zrozumienie, że układ nie funkcjonuje jako blok przetwarzający dane wejściowe, lecz jako przestrzeń energetyczna, w której relacje między elementami tworzą dwa odseparowane obszary stabilności. Każdy z nich charakteryzuje się własnym rozkładem napięć, prądów i rezystancji dynamicznych, co sprawia, że wyjście ze stanu wymaga przekroczenia bariery determinowanej przez właściwości całej struktury, a nie jednego elementu progowego. To powoduje, że przełączenia w układach bistabilnych są zarówno wrażliwe na zaburzenia, jak i odporne na drobne zakłócenia w zależności od punktu pracy. Charakterystyczne są przypadki, w których układ pozostaje „zamknięty” w jednym stanie mimo zmian parametrów wejściowych, dopóki sygnał nie przekroczy progu pozwalającego przełamać barierę energetyczną. Odwrotna sytuacja — przełączenie przy wartościach pozornie zbyt niskich — wynika z nagromadzenia wcześniejszych zmian oraz nieciągłości dynamicznych w torach kompensacji. Bistabilność umożliwia więc modelowanie zachowań, które w prostych układach byłyby uznane za anomalie, a w rzeczywistości są logicznym skutkiem interakcji wielu parametrów prowadzących do ustanowienia jednego z dwóch stanów równowagi.