Исследуется новая модель комплексной экономической системы, которая состоит из двух рынков – сырья и продукции, связанных между собой посредством продажи и переработки сырья в продукцию. Данная модель при достижении рынками равновесного состояния позволяет оценивать товарные потоки и экономическую эффективность каждого производителя сырья или продукции с учетом рыночной конъюнктуры. При такой структуре взаимосвязанных товарных рынков производители продукции на рынке сырья являются покупателями сырья, а на рынке продукции – продавцами. Эта особенность рыночной системы приводит к тому, что функция спроса на сырье задается неявно, и стандартные методы поиска равновесия представляются неэффективными в приложении к данной задаче. С целью поиска равновесного состояния для представленной структуры из взаимосвязанных товарных рынков был разработан алгоритм поиска равновесия по Нэшу, который учитывает стремление каждого рыночного игрока максимизировать свою прибыль с учетом рыночных условий и поведения конкурентов. Благодаря применению методов теории игр и экономического моделирования настоящее исследование дает представление о конкурентной динамике и стратегических взаимодействиях как между игроками в рамках одного товарного рынка с точки зрения конкуренции, так и между самими рынками с точки зрения формирования взаимосвязанного ценообразования. Результаты имеют прикладное значение для разработки рыночных и инвестиционных стратегий предприятий из реальных секторов экономики, программ модернизации производств и оптимизации программ выделения государственных субсидий.