Dans le langage courant, on nomme « modèle » ce qui sert de référence, ce que l'on cherche à imiter, à reproduire. C'est la matrice, l'original. Dans le domaine scientifique, le sens est inversé : le modèle en science est ce qui représente l’original. C'est un outil pour la connaissance scientifique présentant une adéquation formelle avec la réalité.
Un modèle sert à donner une vue d'ensemble, à répondre à des questions, à faire des prédictions. C'est une construction théorique simplifiée, qui n'est pas nécessairement réaliste (on délaisse le problème de savoir si l'entité décrite est réelle). Ce qui le caractérise et le différencie d’une théorie explicative, c'est sa capacité de replication-simulation d'un objet. Un modèle doit fonctionner, c'est-à-dire qu'en partant de l'état initial, après entrée des données, on doit pouvoir aboutir à un état final qui constitue une prévision plausible concernant la réalité.
Les modèles ont d’abord été concrets. Ce sont des maquettes réalisées à une échelle différente, mais avec des qualités physiquement semblables à celles de ce qu’elles représentent. Chez les ingénieurs du XVIe siècle, le modèle concret permet une simulation, à savoir qu’il montre des effets et des conséquences.
À partir de la fin du XIXe siècle, la physique a produit des modèles, mathématiques, logiques et informatiques. Au XXe siècle, surtout après la seconde guerre mondiale, un grand essor de la formalisation s’est produit et une théorie mathématique des modèles a été avancée. La modélisation s’est étendue aux sciences étudiant des faits complexes, multifactoriels et enchevêtrés (biologie, météorologie). Le terme de modèle a fini par désigner essentiellement les modèles conceptuels et formels.
Pour Gilles Gaston Granger (Science, philosophie, idéologie) c'est un ensemble d'éléments abstraits, organisés en une structure, et visant à représenter la systématicité - postulée - des phénomènes.
Le modèle est un objet théorique dont le comportement n’est pas toujours évident. Il possède une indépendance fonctionnelle qui en fait l'intérêt. Il permet ainsi une expérimentation conceptuelle qui remplace l’expérimentation empirique (mais cela comporte un risque d'erreur si le modèle est imparfait ou faux).
Un modèle est toujours conçu selon des présupposés, en vue d'un objectif et dans un contexte théorique. Il s'inclut dans un paradigme dont dépendront ses qualités et ses insuffisances.