Datorsimulering och modellering går nästan alltid hand i hand med varandra, eftersom datorer använder olika typer av modeller för att utföra simuleringar. De två vanligaste typerna av modeller som används i datorsimulering är matematiska modeller och tredimensionella modeller. En datorsimulering kan använda en eller båda typerna av modeller för att återskapa abstrakta situationer, vars resultat kommer att vara en integrerad del av forskning och utveckling. Simuleringsmjukvaran kommer att utföra olika manipulationer av datormodellerna för att bestämma effekterna av dessa åtgärder. Tillämpningarna av datorsimulering och modellering finns inom nästan alla större vetenskapliga områden, inklusive biologi, kemi och fysik.
Dynamiken i datorsimulering och modellering är enkel – utvecklare skapar simuleringar efter sina behov och designar modeller för användning i simuleringarna. En simulering är ett datorprogram skrivet för att skapa vissa situationer och förhållanden, medan en modell är ett objekt som används inom simuleringen. Forskare förlitar sig ofta på datorsimulering och modellering för att studera förhållanden som annars skulle vara osannolika – till och med omöjliga – att observera fysiskt. En fysiker, till exempel, kan förlita sig på en simulering för att bestämma effekterna av en supernova på närliggande planeter. Utvecklare och marknadsförare, å andra sidan, kan behöva en simulering för att visa kapaciteten hos en produkt som inte finns fysiskt.
Modellerna representerar ofta manipulerade objekt i simuleringen; dessa föremål utsätts för olika åtgärder, med effekterna registrerade för granskning och presentation. En forskare kan till exempel skapa en simulering för att bestämma effekterna av vinderosion på en sten. Han kommer sedan att skapa en beräkningsmodell för en sten, med matematiska representationer av dess densitet, form och andra egenskaper. När simuleringen körs kommer forskaren att utsätta bergmodellen för ett vindprogram utformat för att praktiskt taget erodera stenen.
Modeller kan också skapas för statiska objekt i simuleringen — objekt som inte manipuleras av programmet på något sätt. Dessa används ofta för att definiera miljökonstanter och begränsningar. En individ som kör en simulering för en laser, till exempel, kan skapa en modell för luftburna partiklar som kan vara i laserns väg och potentiellt påverka simuleringens slutresultat. I de fall datorsimulering och modellering används främst för visuella presentationer, kan de statiska modellerna representera platsen där andra modeller rör sig, eller fungera som objekt som inte kan flyttas.