O regime mundo pequeno do modelo de Watts e Strogatz parece descrever as principais propriedades das redes reais que vimos até agora. No entanto, neste modelo a distribuição de probabilidades para os graus dos nodos é dada por uma distribuição de Poisson com um certo valor médio <k>, ou seja, tal como nas redes aleatórias, quase todos os nodos da rede têm grau <k> ou próximo de <k>. Por outro lado, em várias redes reais é fácil observar que existem nodos com conectividade muito superior à média, os chamados hubs, assim como muitos nodos com conectividade bastante inferior à media. Por exemplo, na web o site do Yahoo! é identificável como um desses hubs.
Em 1999 um grupo da Universidade de Notre Dame estudou a estrutura da web e constatou a existência de vários hubs. Mas o facto mais curioso revelado neste estudo foi que a distribuição de probabilidades para os graus dos nodos segue uma lei de potência! Isto significa que, ao contrário do que acontece nas redes aleatórias e nas redes mundo pequeno, o grau dos nodos não tem um valor típico, existem sim representantes de todos os graus. As redes com esta propriedade foram baptizadas com o nome de redes scale-free, precisamente por não terem uma escala característica de conectividade.
Nos últimos anos estudos similares ao anterior mostraram que estas redes scale-free são bastante comuns e surgem nos contextos mais variados: a internet, alguns tipos de redes sociais, a rede de ligações aéreas entre aeroportos, redes metabólicas, etc.
Uma propriedade curiosa das redes scale-free é que, do ponto de vista de manter a sua funcionalidade, são muito robustas em relação à remoção aleatória de alguns dos seus nodos ou ligações. Em contrapartida, são muito vulneráveis a 'ataques' dirigidos aos hubs. O ataque de 22 de Outubro de 2002 aos 13 principais servidores DNS, onde 9 destes foram postos fora de serviço cerca de uma hora, é um desses exemplos.
Esta robustez em relação a erros aleatórios leva-nos a crer que nos sistemas biológicos este tipo estrutura possa ter sido seleccionada evolutivamente.