Une partie de cette discipline consiste à modéliser l'évolution de l'épidémie grâce à des outils mathématiques.
Ces outils peuvent consister en un système d'équations aux dérivées partielles, de la théorie des graphes, des probabilités ou encore la science des données.
Il est important de réaliser que pour comprendre l'évolution d'une épidémie (i.e. le nombre d'infectés, etc) il est plus important de pouvoir décrire quantitativement le comportement des personnes, en particulier la fréquence de contact et la durée des contacts, que les détails biologiques de la maladie.