Les modèles mathématiques peuvent être empiriques ou théoriques.
Un modèle mathématique empirique correspond à la fonction mathématique ou à une distribution statistique qui représente le mieux la relation entre une série d'observations empiriques.
Le procédé par lequel nous utilisons des expressions mathématiques pour décrire une situation quantitative réelle s'appelle la modélisation.
Modéliser consiste à écrire en notation mathématique ce qui est exprimé d'abord en mots en faisant intervenir des variables au besoin.
Un modèle mathématique est une traduction d'une observation dans le but de lui appliquer les outils, les techniques et les théories mathématiques, puis généralement, en sens inverse, la traduction des résultats mathématiques obtenus en prédictions ou opérations dans le monde réel.