In den Naturwissenschaften werden elementare Gebiete der Natur und deren Zusammenhänge beschrieben. Hierzu gehören zum Beispiel Kräfte und die Bewegungen von Körpern, aber auch komplexere Zusammenhänge wie der Atombau oder die Eigenschaften und das Verhalten von Materialien. Genau wie die Ingenieurwissenschaften bilden sie als Anwendungsgebiet den Ausgangspunkt und die Motivation für Simulationen.

Ausgehend von Problemstellungen werden auch hier praktische Theorien aufgestellt, um diese besser erfassen und untersuchen zu können. Genau wie bei den Ingenieurwissenschaften müssen hierbei jedoch Kompromisse eingegangen werden, da es in der Regel keine Möglichkeit zur exakten Berechnung gibt. Es wird also versucht, in der Realität funktionierende Verfahren zu finden, um die relevanten Prozesse hinreichend genau zu beschreiben. Diese Vorgänge müssen in abstrakten, meist sehr komplexen Modellen beschrieben und dann durch geeignete Annahmen vereinfacht werden.

Neben einem grundlegenden naturwissenschaftlichen Verständnis sind auch hier gute Kenntnisse der mathematischen Grundlagen und der Informatik entscheidend.