Las técnicas y métodos utilizados se encuentran en un amplio rango de campos de la física (termodinámica, mecánica clásica, mecánica estadística, mecánica cuántica, física matemática y ciencia de materiales), la química computacional y la bioquímica para el estudio de sistemas moleculares que abarcan desde pequeños sistemas químicos a grandes moléculas biológicas y materiales cristalinos.
La simulación de sistemas molecular puede realizarse mediante métodos clásicos o cuánticos.
Los métodos de modelado molecular son usados rutinariamente en la actualidad para investigar la estructura, dinámica y termodinámica de sistemas inorgánicos, biológicos y poliméricos.
Los modelos moleculares describen normalmente átomos (núcleos y electrones en conjunto) como cargas puntuales con una masa asociada.
A los átomos se les asignan coordenadas en el espacio cartesiano o en lagunasCoordenadas internas, y también se les pueden asignar velocidades al realizar simulaciones dinámicas.
Las velocidades atómicas están relacionadas con la temperatura del sistema, una cantidad macroscópica.
La expresión matemática completa se conoce como una Función potencial y está relacionada con la energía interna del sistema (U - Entropía), una cantidad termodinámica igual a la suma de las energías potencial y cinética.
La técnica conocida como Disminución Energética es usada para encontrar posiciones de "gradiente cero" para todos los átomos; en otras palabras, un mínimo local de energía.
Las moléculas pueden ser modeladas al vacío o en presencia de un solvente como el agua.