Symulacja komputerowa i modelowanie prawie zawsze idą ze sobą w parze, ponieważ komputery wykorzystują różne typy modeli do przeprowadzania symulacji. Dwa najczęstsze typy modeli wykorzystywanych w symulacji komputerowej to modele matematyczne i modele trójwymiarowe. Symulacja komputerowa może wykorzystywać jeden lub oba typy modeli do odtwarzania abstrakcyjnych sytuacji, których wyniki będą integralną częścią prac badawczo-rozwojowych. Oprogramowanie symulacyjne przeprowadzi różne manipulacje modelami komputerowymi w celu określenia skutków tych działań. Zastosowania symulacji komputerowych i modelowania są obecne w prawie każdej głównej dziedzinie nauki, w tym biologii, chemii i fizyce.
Dynamika symulacji komputerowych i modelowania jest prosta — programiści tworzą symulacje zgodnie ze swoimi potrzebami i projektują modele do wykorzystania w symulacjach. Symulacja to program komputerowy napisany w celu stworzenia określonych sytuacji i warunków, podczas gdy model to obiekt używany w symulacji. Naukowcy często polegają na symulacji komputerowej i modelowaniu w celu zbadania warunków, które w innym przypadku mogłyby być nieprawdopodobne, a nawet niemożliwe do fizycznej obserwacji. Na przykład fizyk może polegać na symulacji w celu określenia wpływu supernowej na pobliskie planety. Z drugiej strony programiści i marketerzy mogą potrzebować symulacji, aby zademonstrować możliwości produktu, który nie jest fizycznie obecny.
Modele często reprezentują manipulowane obiekty w symulacji; obiekty te poddawane są różnym akcjom, a efekty są rejestrowane do przeglądu i prezentacji. Naukowiec może na przykład stworzyć symulację do określenia wpływu erozji wiatrowej na skałę. Następnie stworzy model obliczeniowy dla skały z matematycznymi reprezentacjami jej gęstości, kształtu i innych cech. Po uruchomieniu symulacji badacz podda model skały programowi wiatrowemu, który ma na celu wirtualną erozję kamienia.
Modele można również tworzyć dla obiektów statycznych w symulacji — obiektów, którymi w żaden sposób nie manipuluje program. Są one często używane do definiowania stałych i ograniczeń środowiskowych. Na przykład osoba przeprowadzająca symulację lasera może stworzyć model cząstek unoszących się w powietrzu, które mogą znajdować się na ścieżce lasera i potencjalnie wpływać na wynik końcowy symulacji. W przypadkach, w których symulacje i modelowanie komputerowe są wykorzystywane głównie do prezentacji wizualnych, modele statyczne mogą reprezentować lokalizację, w której poruszają się inne modele, lub służyć jako obiekty, których nie można przenieść.