建立系統模型的過程。又稱模型化。可以通過對系統本身運動規律的分析，根據事物的機理來建模；也可以通過對系統的實驗或統計資料的處理，並根據對系統的知識和經驗來建模。還可以同時使用幾種方法。系統建模主要用於4個方面：①分析和設計實際系統。例如工程界在分析設計一個新系統時，通常先進行數學仿真和物理仿真實驗，再到現場做實物實驗。用數學仿真分析和設計實際系統時，必須有描述系統特徵的模型。②預測或預報實際系統的某些狀態的未來發展趨勢。例如根據以以往的測量數據建立氣象變化的數學模型，用於預報未來的氣象。③對系統實行控制。運用控制理論設計控制器或最優控制律的關鍵或前提是有一個能表征系統特征的數學模型。④利用大系統的分層模型，對系統進行優化管理。
任何模型都隻是實際系統原型的簡化，因此，必須在模型的簡化與分析結果的準確性之間作出適當的折中，這是建模遵循的一條原則。