مدل ریاضی عبارت است از توصیف یک سامانه(سیستم) به کمک زبان ریاضی و قضیه‌ها و نمادهایش. مدل سازی یا مدل سازی ریاضی عبارت است از تلاش برای توسعهٔ یک مدل ریاضی برای یک سامانه مشخص. مدل سازی ریاضی نه تنها در علوم طبیعی مانند فیزیک، زیست‌شناسی، زمین‌شناسی، هواشناسی و علوم مهندسی مانند علوم رایانه، هوش مصنوعی و غیره کاربرد دارد بلکه در علوم اجتماعی مانند علم اقتصاد، روان‌شناسی، جامعه‌شناسی نیز کاربردهای گسترده‌ای دارد. مدل سازی به پژوهشگران کمک می‌کند تا یک سامانه را به صورت سامانه‌شناسی تحلیل کرده و رفتار آن را پیش‌بینی کنند. سیستم دینامیک، مدل آماری، معادله دیفرانسیل، و نظریه بازی‌ها نمونه‌هایی از مدل سازی ریاضی برای حل مسایل جهان به شمار می‌روند، اگرچه مدل سازی محدود به موارد یادشده نیست. مدل ریاضی، گاه شامل مدل منطقی نیز می‌شود، به این واسطه که منطق هم جزئی از ریاضی است. در بیشتر موارد کیفیت پژوهش انجام شده کاملاً وابسته به دقت مدل ساخته شده است. هرچه هم خوانی تئوری‌های داده شده با نتایج تجربی بیشتر باشد مدل بهتری ساخته شده است.
