計算機模擬是在計算機上執行的數學建模過程，旨在預測現實世界或物理系統的行為或結果。由于它們可以檢查所選數學模型的可靠性，因此計算機仿真已成為許多物理（計算物理）、天體物理學、氣候學、化學、生物學和制造業以及人類系統中自然系統數學建模的有用工具。經濟學、心理學、社會科學、保健和工程。系統的仿真表示為系統模型的運行。它可用于探索和獲得對新技術的新見解，并估計對于分析解決方案而言過于復雜的系統的性能。

通過運行可以很小的計算機程序來實現計算機模擬，這些程序可以在小型設備上幾乎立即運行，或者可以在基于網絡的計算機組上運行數小時或數天的大型程序。計算機模擬所模擬的事件規模遠遠超過了使用傳統的紙筆數學模型的任何可能性（甚至是可以想象的）。其他示例包括一個10億原子的材料變形模型；在2005年建立了一個264萬原子模型的所有活生物體（核糖體）的復雜蛋白質生產細胞器；2012年生殖器支原體?生命周期的完整模擬；以及EPFL（瑞士）的“藍腦”項目始于2005年5月，目的是創建整個人類大腦的xxx個計算機模擬，直至分子水平。

科學中計算機模擬類型的通用示例，這些示例是從基本的數學描述中得出的：

• 數值模擬微分方程不能解析地求解，涉及連續系統，例如在現象理論物理宇宙學，流體動力學（例如，氣候模式、道路噪聲模型、巷道空氣擴散模型），連續介質力學和化學動力學落入本類別。
• 一個隨機仿真，通常用于其中事件發生離散系統概率，并且不能直接與微分方程（這是一個描述離散的上述意義的模擬）。此類現象包括遺傳漂移、生化或具有少量分子的基因調控網絡。
• 為了模擬納米材料的熱彈性和熱力學性質，對納米材料在多尺度上對施加的力的響應進行了多粒子模擬。用于這種模擬的技術是分子動力學、分子力學、蒙特卡洛方法和Multiscale Green函數。

• 基于大量的輸入配置文件，如平衡的預測的聚集統計模擬溫度的接收水域，允許的色域氣象數據是用于特定區域的輸入。這項技術是為熱污染預測而開發的。
• 基于代理的模擬已經有效地用于生態，它通常被稱為“基于個體的造型”，而且這在藥物的個體差異不能被忽略的情況下，例如使用人口動態的鮭魚和鱒魚（最純粹的數學模型假設所有鱒魚的行為都一樣）。
• 時間步進動態模型。在水文中，有幾種這樣的水文運輸模型，例如美國環境保護署為河流水質預測開發的SWMM和DSSAM模型。
• 計算機模擬也已被用來對人類認知和行為理論（例如ACT-R）進行正式建模。
• 利用分子建模進行藥物發現的計算機模擬。
• 計算機模擬來模擬哺乳動物細胞中的病毒感染。
• 計算機模擬，用于研究有機分子研磨過程中通過機械化學對鍵的選擇性敏感性。
• 計算流體動力學模擬用于模擬流動的空氣，水和其他流體的行為。使用一維、二維和三維模型。一維模型可能會模擬管道中水錘的影響。可以使用二維模型來模擬飛機機翼橫截面上的阻力。三維模擬可能會估算大型建筑物的供暖和制冷需求。
• 對統計熱力學分子理論的理解是理解分子溶液的基礎。在發展潛力分布定理（PDT）使得這一復雜問題被簡化到分子理論的樸實的演講。

科學中使用的著名計算機模擬有時甚至是有爭議的模擬包括：Donella Meadows的《World3用于增長的極限》，James Lovelock的?Daisyworld和Thomas Ray的Tierra。

在社會科學中，計算機模擬是數據滲透方法所建立的五個分析角度的組成部分，還包括定性和定量方法，文獻綜述（包括學術論文）以及專家訪談，其中形成數據三角剖分的擴展。當然，與任何其他科學方法一樣，復制是計算建模的重要組成部分。