Arvutisimulatsioon ja modelleerimine käivad peaaegu alati käsikäes, kuna arvutid kasutavad simulatsioonide läbiviimiseks erinevat tüüpi mudeleid. Kaks kõige levinumat arvutisimulatsiooni mudelitüüpi on matemaatilised mudelid ja kolmemõõtmelised mudelid. Arvutisimulatsioonis saab kasutada ühte või mõlemat tüüpi mudeleid abstraktsete olukordade taasloomiseks, mille tulemused on uurimis- ja arendustegevuse lahutamatu osa. Simulatsioonitarkvara teostab arvutimudelitega erinevaid manipuleerimisi, et määrata nende toimingute mõju. Arvutisimulatsiooni ja modelleerimise rakendused on olemas peaaegu kõigis suuremates teadusvaldkondades, sealhulgas bioloogias, keemias ja füüsikas.
Arvutisimulatsiooni ja -modelleerimise dünaamika on lihtne – arendajad loovad simulatsioone vastavalt oma vajadustele ja kujundavad mudeleid simulatsioonides kasutamiseks. Simulatsioon on arvutiprogramm, mis on kirjutatud teatud olukordade ja tingimuste loomiseks, samas kui mudel on simulatsioonis kasutatav objekt. Teadlased tuginevad sageli arvutisimulatsioonile ja modelleerimisele, et uurida tingimusi, mille füüsiline vaatlemine muidu oleks ebatõenäoline – isegi võimatu. Näiteks võib füüsik tugineda simulatsioonile, et teha kindlaks supernoova mõju lähedal asuvatele planeetidele. Teisest küljest võivad arendajad ja turundajad vajada simulatsiooni, et näidata füüsiliselt puuduva toote võimalusi.
Mudelid kujutavad sageli simulatsioonis manipuleeritud objekte; nende objektidega tehakse erinevaid toiminguid, mille mõjud salvestatakse ülevaatamiseks ja esitlemiseks. Teadlane saab näiteks luua simulatsiooni tuuleerosiooni mõju määramiseks kivile. Seejärel loob ta kivimile arvutusliku mudeli koos selle tiheduse, kuju ja muude omaduste matemaatilise esitusega. Simulatsiooni käivitamisel rakendab uurija kivimudelit tuuleprogrammile, mis on loodud kivi praktiliselt erodeerimiseks.
Mudeleid saab luua ka simulatsioonis olevate staatiliste objektide jaoks – objektide jaoks, mida programm mitte kuidagi ei manipuleeri. Neid kasutatakse sageli keskkonnakonstandite ja piirangute määratlemiseks. Näiteks laseri simulatsiooni käitav inimene võib luua mudeli õhus leiduvate osakeste jaoks, mis võivad olla laseri teel ja võivad mõjutada simulatsiooni lõpptulemust. Juhtudel, kui arvutisimulatsiooni ja modelleerimist kasutatakse peamiselt visuaalsete esitluste jaoks, võivad staatilised mudelid kujutada asukohta, kus teised mudelid liiguvad, või olla objektid, mida ei saa liigutada.