En este artículo pretendemos abordar el desafío de la sostenibilidad de cómo un enfoque integrado puede conducir a encontrar soluciones a problemas complejos para las sociedades modernas. Revisamos artículos relacionados con la gestión integrada de recursos hídricos (GIRH) y la gestión integrada de residuos sólidos (GIRS) para defender algunos conceptos y metodologías innovadores de la ciencia de la sostenibilidad. Se presenta una investigación de los conceptos de GIRH y GIRS en varios grupos y dimensiones de investigación en ciencias de la sostenibilidad. Se revisan proyectos de gestión de recursos hídricos a diferentes escalas y a través de diversos límites geográficos para comprender el enfoque de GIRH. El enfoque de GIRS se analiza con respecto a temas y metodologías de investigación de estudios de caso seleccionados en países desarrollados y en desarrollo. Intentamos analizar varias definiciones, los elementos integrados y las similitudes y diferencias entre los dos enfoques. También presentamos nuestras definiciones para cada enfoque. Nuestros hallazgos muestran cómo el pensamiento integrado puede ayudar a lograr el desarrollo sostenible. Finalmente, presentamos nuestras recomendaciones sobre posibles implicaciones del enfoque integrado para acelerar el proceso de desarrollo sostenible.