Računalna simulacija i modeliranje gotovo uvijek idu ruku pod ruku, budući da računala koriste različite vrste modela za izvođenje simulacija. Dvije najčešće vrste modela koje se koriste u računalnim simulacijama su matematički modeli i trodimenzionalni modeli. Računalna simulacija može koristiti jednu ili obje vrste modela za rekreiranje apstraktnih situacija, čiji će rezultati biti sastavni dio istraživanja i razvoja. Softver za simulaciju provodit će različite manipulacije računalnim modelima kako bi odredio učinke tih radnji. Primjene računalne simulacije i modeliranja prisutne su u gotovo svim važnijim znanstvenim područjima, uključujući biologiju, kemiju i fiziku.
Dinamika računalne simulacije i modeliranja je jednostavna — programeri kreiraju simulacije prema svojim potrebama i dizajniraju modele za korištenje u simulacijama. Simulacija je računalni program napisan za stvaranje određenih situacija i uvjeta, dok je model objekt koji se koristi unutar simulacije. Istraživači se često oslanjaju na računalnu simulaciju i modeliranje kako bi proučavali uvjete koje bi inače bilo nevjerojatno – čak nemoguće – fizički promatrati. Fizičar bi se, na primjer, mogao osloniti na simulaciju kako bi odredio učinke supernove na obližnje planete. S druge strane, programeri i trgovci možda trebaju simulaciju kako bi pokazali mogućnosti proizvoda koji fizički nisu prisutni.
Modeli često predstavljaju manipulirane objekte u simulaciji; ti su objekti podvrgnuti različitim radnjama, a učinci se bilježe za pregled i prezentaciju. Istraživač može, na primjer, stvoriti simulaciju za određivanje učinaka erozije vjetrom na stijenu. Zatim će izraditi računski model za stijenu, s matematičkim prikazima njezine gustoće, oblika i drugih karakteristika. Kada se simulacija pokrene, istraživač će podvrgnuti model stijene programu vjetra koji je osmišljen tako da praktički erodira kamen.
Modeli se također mogu kreirati za statične objekte u simulaciji — objekte kojima program ne manipulira ni na koji način. Oni se često koriste za definiranje okolišnih konstanti i ograničenja. Pojedinac koji izvodi simulaciju za laser, na primjer, mogao bi stvoriti model za čestice u zraku koje bi mogle biti na putu lasera i potencijalno utjecati na krajnji rezultat simulacije. U slučajevima kada se računalna simulacija i modeliranje koriste prvenstveno za vizualne prezentacije, statični modeli mogu predstavljati mjesto na kojem se kreću drugi modeli ili služiti kao objekti koji se ne mogu pomicati.