A modelagem é um método de investigação que pertence aos métodos científicos gerais aplicáveis tanto no nível empírico quanto no nível teórico do conhecimento. Praticamente todos os demais métodos de investigação podem ser empregados na construção e no estudo de um modelo.
Por "modelo" (do latim modulus — medida, padrão, norma) entende-se um objeto material ou mentalmente concebido que, no processo de investigação, substitui o objeto original, preservando certas características essenciais para a pesquisa dada. O processo de construção e utilização de um modelo é chamado de modelagem.
Na análise de sistemas, a modelagem é considerada o principal método de investigação científica, associado ao aperfeiçoamento dos métodos de obtenção e registro de informações sobre os objetos estudados, bem como à aquisição de novos conhecimentos por meio de experimentos baseados em modelos. Atualmente, a maioria dos modelos é desenvolvida com o uso de tecnologia computacional; tais modelos podem ser criados com auxílio de software ou podem, eles próprios, constituir software.
Ao construir um modelo, o pesquisador parte sempre dos objetivos estabelecidos e considera apenas os fatores mais essenciais para alcançá-los. Consequentemente, nenhum modelo é idêntico ao objeto original, sendo, portanto, inerentemente incompleto, já que o pesquisador considerou apenas os fatores que julgou mais importantes de seu ponto de vista.
O propósito mais importante e mais difundido dos modelos é seu uso no estudo e na previsão do comportamento de processos e fenômenos complexos. Deve-se ter em mente que alguns objetos e fenômenos não podem ser estudados diretamente de forma alguma. Outro propósito igualmente importante dos modelos é que eles ajudam a identificar os fatores mais significativos que moldam as propriedades de um objeto, uma vez que o próprio modelo reflete apenas certas características fundamentais do objeto original, cuja consideração é necessária ao investigar um determinado processo ou fenômeno. Um modelo possibilita aprender a controlar adequadamente um objeto por meio do teste de diversas estratégias de controle. Usar o objeto real para esse fim costuma ser arriscado ou simplesmente impossível. Quando as propriedades de um objeto mudam com o tempo, a tarefa de prever o estado do objeto sob a influência de diversos fatores torna-se especialmente importante.
O objetivo da modelagem determina quais aspectos do original devem ser refletidos no modelo. Objetivos diferentes originam modelos diferentes de um mesmo objeto.
Os modelos podem ser construídos por meio do pensamento (modelos abstratos) ou por meio do mundo material (modelos físicos). Um lugar especial entre os modelos abstratos é ocupado pelos modelos linguísticos. A ambiguidade e a imprecisão da linguagem natural, tão úteis em muitas situações, podem constituir um obstáculo em certos tipos de prática. Nesses casos, são criadas linguagens mais precisas (profissionais) — toda uma hierarquia de linguagens de precisão cada vez maior, culminando na linguagem idealmente formalizada da matemática.