Mô hình hóa là một phương pháp nghiên cứu thuộc nhóm các phương pháp khoa học tổng quát, có thể áp dụng ở cả cấp độ thực nghiệm và lý thuyết của tri thức. Hầu như tất cả các phương pháp nghiên cứu khác đều có thể được sử dụng trong việc xây dựng và khảo sát một mô hình.
“Mô hình” (từ tiếng Latinh modulus — thước đo, khuôn mẫu, chuẩn mực) được hiểu là một đối tượng vật chất hoặc được hình thành trong tư duy, trong quá trình nghiên cứu, đóng vai trò thay thế cho đối tượng ban đầu, đồng thời vẫn giữ lại những đặc điểm cần thiết cho nghiên cứu đó. Quá trình xây dựng và sử dụng mô hình được gọi là mô hình hóa.
Trong phân tích hệ thống, mô hình hóa được xem là phương pháp nghiên cứu khoa học chủ yếu, gắn liền với việc hoàn thiện các phương pháp thu thập và ghi nhận thông tin về các đối tượng nghiên cứu, cũng như với việc thu nhận tri thức mới thông qua các thí nghiệm dựa trên mô hình. Ngày nay, phần lớn các mô hình được xây dựng bằng công nghệ máy tính; các mô hình như vậy có thể được tạo ra bằng phần mềm hoặc bản thân chúng chính là phần mềm.
Khi xây dựng một mô hình, nhà nghiên cứu luôn xuất phát từ các mục tiêu đã đề ra và chỉ xem xét những yếu tố quan trọng nhất đối với việc đạt được các mục tiêu đó. Do đó, không có mô hình nào hoàn toàn giống với đối tượng ban đầu, và vì vậy nó vốn dĩ luôn không đầy đủ, bởi nhà nghiên cứu chỉ xem xét những yếu tố mà theo quan điểm của họ là quan trọng nhất.
Mục đích quan trọng nhất và phổ biến nhất của các mô hình là được sử dụng để nghiên cứu và dự báo hành vi của các quá trình và hiện tượng phức tạp. Cần lưu ý rằng một số đối tượng và hiện tượng hoàn toàn không thể được nghiên cứu trực tiếp. Một mục đích quan trọng khác không kém của các mô hình là giúp xác định những yếu tố quan trọng nhất hình thành nên các tính chất của đối tượng, bởi chính mô hình chỉ phản ánh một số đặc điểm cơ bản của đối tượng ban đầu — những đặc điểm cần được xem xét khi nghiên cứu một quá trình hoặc hiện tượng cụ thể. Một mô hình giúp con người học được cách điều khiển đối tượng một cách đúng đắn thông qua việc thử nghiệm các chiến lược điều khiển khác nhau. Việc sử dụng đối tượng thực để làm điều này thường tiềm ẩn rủi ro hoặc thậm chí là không thể thực hiện được. Khi các tính chất của đối tượng thay đổi theo thời gian, bài toán dự báo trạng thái của đối tượng dưới tác động của các yếu tố khác nhau trở nên đặc biệt quan trọng.
Mục tiêu của việc mô hình hóa quyết định những khía cạnh nào của đối tượng ban đầu cần được phản ánh trong mô hình. Các mục tiêu khác nhau sẽ dẫn đến các mô hình khác nhau của cùng một đối tượng.
Các mô hình có thể được xây dựng thông qua tư duy (mô hình trừu tượng) hoặc thông qua thế giới vật chất (mô hình vật chất). Trong số các mô hình trừu tượng, mô hình ngôn ngữ chiếm một vị trí đặc biệt. Tính đa nghĩa và mơ hồ của ngôn ngữ tự nhiên, vốn rất hữu ích trong nhiều tình huống, có thể lại là một trở ngại trong một số dạng thực tiễn nhất định. Trong những trường hợp đó, các ngôn ngữ chính xác hơn (ngôn ngữ chuyên môn) được tạo ra — hình thành cả một hệ thống thứ bậc các ngôn ngữ với độ chính xác ngày càng tăng, đạt đến đỉnh cao là ngôn ngữ toán học được hình thức hóa một cách lý tưởng.