Računalniška simulacija in modeliranje skoraj vedno gresta z roko v roki, saj računalniki za izvajanje simulacij uporabljajo različne vrste modelov. Dve najpogostejši vrsti modelov, ki se uporabljata v računalniških simulacijah, sta matematični modeli in tridimenzionalni modeli. Računalniška simulacija lahko uporablja eno ali obe vrsti modelov za poustvarjanje abstraktnih situacij, katerih rezultati bodo sestavni del raziskav in razvoja. Programska oprema za simulacijo bo izvajala različne manipulacije računalniških modelov, da bi ugotovila učinke teh dejanj. Aplikacije računalniške simulacije in modeliranja so prisotne na skoraj vseh večjih znanstvenih področjih, vključno z biologijo, kemijo in fiziko.
Dinamika računalniške simulacije in modeliranja je preprosta – razvijalci ustvarjajo simulacije glede na svoje potrebe in načrtujejo modele za uporabo v simulacijah. Simulacija je računalniški program, napisan za ustvarjanje določenih situacij in pogojev, medtem ko je model predmet, uporabljen v simulaciji. Raziskovalci se pogosto zanašajo na računalniško simulacijo in modeliranje, da bi preučili razmere, ki bi jih sicer bilo malo verjetno – celo nemogoče – fizično opazovati. Fizik, na primer, se lahko zanese na simulacijo, da ugotovi učinke supernove na bližnje planete. Po drugi strani pa bodo razvijalci in tržniki morda potrebovali simulacijo, da bi prikazali zmogljivosti izdelka, ki fizično ni prisoten.
Modeli pogosto predstavljajo manipulirane objekte v simulaciji; ti predmeti so podvrženi različnim dejanjem, učinki pa so zabeleženi za pregled in predstavitev. Raziskovalec lahko na primer ustvari simulacijo za ugotavljanje učinkov vetrne erozije na skalo. Nato bo ustvaril računalniški model za kamnino z matematičnimi predstavitvami njegove gostote, oblike in drugih značilnosti. Ko se simulacija izvaja, bo raziskovalec model kamnine podvrgel vetrovnemu programu, ki je zasnovan tako, da praktično erodira kamen.
Modele je mogoče ustvariti tudi za statične objekte v simulaciji – objekte, s katerimi program na noben način ne manipulira. Te se pogosto uporabljajo za opredelitev okoljskih konstant in omejitev. Posameznik, ki izvaja simulacijo za laser, bi na primer lahko ustvaril model za delce v zraku, ki bi lahko bili na poti laserja in bi lahko vplivali na končni rezultat simulacije. V primerih, ko se računalniška simulacija in modeliranje uporabljata predvsem za vizualne predstavitve, lahko statični modeli predstavljajo lokacijo, kjer se premikajo drugi modeli, ali služijo kot objekti, ki jih ni mogoče premikati.