Cette étude porte sur l'utilisation de la Transformée en Ondelettes Continue (TOC) pour caractériser les systèmes mécaniques faiblement non-linéaires et faiblement amortis, soumis à une excitation ambiante modélisée sous forme de bruit blanc gaussien. Après une analyse théorique de ces systèmes, dont la réponse est étudiée dans le plan temps-fréquence, une méthode de caractérisation de leurs non-linéarités basée sur la TOC est proposée. Enfin, des simulations numériques basées sur un cas d'étude simple permettent d'étayer les résultats théoriques avancés.