材料的特性可以在不同的长度和时间尺度上建模，从纳米到米，从飞秒到分钟甚至小时。

多尺度建模是最深入理解材料的关键，而连接尺度是当前材料科学的主要挑战。计算机模拟是处理具有实际意义的系统的主要工具。这是一个重大突破在材料科学与工程,计算机现在在减少实验的努力提供帮助,例如通过计算多组分系统的相图或使用完整的加工仿真,并通过理论估计对很多材料属性,往往导致一个更深的理解。