汇率系统是一个复杂巨系统，其内部各个变量之间存在着错综复杂的关系。传统的基于线性模型建立发展起来的汇率决定理论，不能很好的揭示和解释汇率的波动规律。众多数学家和经济学家尝试运用非线性的方法和技术，全面总结和提炼汇率行为的非线性特征，探索非线性范式下的汇率行为的运行机制，均具有重要的理论价值和现实意义。本文将混沌的理论和方法应用于汇率数据的研究，借助于Q-Q检验、J-B检验等正态性检验方法，对其非线性特征进行实证研究，结果表明汇率波动序列不服从正态分布；非线性结构的检验借助于BDS统计量，研究表明人民币对美元汇率序列存在非线性依赖特征；长期记忆性特征分析借助于重标极差分析方法（R/S）、Hurst指数和V统计量，结果表明人民币对美元汇率具有分形结构。混沌动力学特征分析借助于相空间重构技术，计算汇改前和汇改后的关联维分别为0.1416和1.0003，最大Lyapunov指数分别为-0.0010（<0）和0.0029（>0），从而得到了汇改后确定性混沌存在的判据。进一步对2005年“汇改”前和“汇改”后的人民币汇率波动的混沌性研究结果进行对比分析，研究表明交易者的异质性、中央银行的干预、制度变迁的路径依赖等是导致混沌差异性存在的原因。