A ambiguidade do termo "modelo", o enorme número de tipos de modelagem e seu rápido desenvolvimento atualmente dificultam a construção de uma classificação logicamente completa de modelos que satisfaça a todos. Qualquer classificação desse tipo é convencional, pois reflete, por um lado, o ponto de vista subjetivo de seus autores e, por outro, os limites de seu conhecimento em um número finito de domínios da investigação científica.
A classificação apresentada aqui deve ser vista como uma tentativa de construir uma ferramenta — ou um modelo — para investigar as propriedades e características do próprio processo de modelagem. A modelagem é um método científico geral de investigação. O uso da modelagem tanto no nível empírico quanto no teórico da pesquisa leva a uma distinção convencional entre modelos físicos (materiais) e abstratos (ideais).
A modelagem física é a investigação de um objeto por meio de um análogo material que reproduz suas principais características físicas, geométricas, dinâmicas e funcionais. Os principais tipos de modelagem física são a modelagem em escala real (prototípica) e a modelagem analógica. Ambos os tipos se baseiam nas propriedades de similaridade geométrica ou física.
A modelagem abstrata difere da modelagem física porque não se baseia em uma analogia materializada entre o objeto e o modelo, mas em uma analogia ideal, conceitual, e é sempre de caráter teórico. A modelagem abstrata é primária em relação à modelagem física: primeiro forma-se um modelo ideal na mente humana e, somente depois, constrói-se um modelo físico com base nele.
Os principais tipos de modelagem física são a modelagem em escala real e a analógica. Ambos se baseiam nas propriedades de similaridade geométrica ou física. Duas figuras geométricas são semelhantes se as razões entre todos os comprimentos e ângulos correspondentes forem as mesmas. Se o coeficiente de similaridade — a escala — for conhecido, as dimensões de uma figura podem ser multiplicadas pelo fator de escala para determinar as dimensões da outra figura geometricamente semelhante. Dois fenômenos físicos são semelhantes se, a partir das características conhecidas de um deles, for possível obter as características do outro por meio de uma conversão simples, análoga à transição de um sistema de unidades de medida para outro. O estudo das condições de similaridade entre fenômenos é o domínio da teoria da similaridade.
A modelagem em escala real é a modelagem na qual um objeto real é representado por um análogo material ampliado ou reduzido que se presta à investigação (geralmente em condições de laboratório), com a subsequente transferência das propriedades dos processos e fenômenos estudados do modelo para o objeto, com base na teoria da similaridade.
A modelagem analógica é a modelagem baseada na analogia entre processos e fenômenos que possuem naturezas físicas diferentes, mas são descritos formalmente da mesma maneira (pelas mesmas relações matemáticas, diagramas lógicos e esquemas estruturais). A modelagem analógica repousa sobre a coincidência das descrições matemáticas de diferentes objetos.
Os modelos físicos e analógicos são reflexos materiais de um objeto real e estão estreitamente ligados a ele por meio de suas características geométricas, físicas e outras. Na prática, investigar modelos desse tipo equivale a realizar uma série de experimentos físicos nos quais o objeto real é substituído por seu modelo físico ou analógico.
A modelagem abstrata divide-se em dois tipos principais: intuitiva e científica.
A modelagem intuitiva é a modelagem baseada em uma concepção intuitiva (não justificada do ponto de vista da lógica formal) do objeto em estudo — uma concepção que não se presta à formalização ou que não a requer. O exemplo mais evidente de um modelo intuitivo do mundo circundante é a experiência de vida de uma pessoa. Qualquer conhecimento empírico que careça de uma explicação das causas e mecanismos do fenômeno observado também deve ser considerado intuitivo.
A modelagem científica é sempre logicamente fundamentada, utilizando um número mínimo de suposições adotadas como hipóteses com base em observações do objeto modelado.
A principal diferença entre a modelagem científica e a intuitiva não está apenas na capacidade de realizar as operações e ações necessárias envolvidas na modelagem, mas também na compreensão dos mecanismos "internos" empregados. Pode-se dizer que a modelagem científica sabe não apenas como modelar, mas também por que deve ser feita de determinada maneira. É preciso ressaltar que a intuição e os modelos intuitivos desempenham um papel extraordinariamente importante na ciência — nenhum conhecimento genuinamente novo pode ser alcançado sem eles. Esse conhecimento é inatingível apenas pelos métodos da lógica formal.
A modelagem intuitiva e a científica (teórica) não devem, de forma alguma, ser colocadas em oposição uma à outra. Elas se complementam bem, cada uma ocupando seu próprio domínio de aplicação.
A modelagem simbólica é a modelagem que utiliza representações baseadas em signos, como diagramas, gráficos, desenhos e conjuntos de símbolos, juntamente com as leis e regras que regem sua manipulação. Exemplos desses modelos incluem qualquer linguagem — por exemplo, a linguagem da comunicação humana falada e escrita, as linguagens algorítmicas, e assim por diante. A forma simbólica é usada para transmitir tanto o conhecimento científico quanto o intuitivo. A modelagem por meio de relações matemáticas também é um exemplo de modelagem simbólica.
O conhecimento intuitivo é um gerador de novos conhecimentos. Entretanto, nem todas as conjecturas e ideias resistem à verificação subsequente por experimento e pelos métodos da lógica formal característicos da abordagem científica, que funciona como uma espécie de filtro para identificar o conhecimento mais valioso.