Phương pháp mô hình là phương pháp nghiên cứu những đối tượng của nhận thức dựa trên những mô hình của chúng. Đối tượng được mô hình hoá có thể là những sự vật, hiện tượng trong tự nhiên hoặc nhân tạo như: những hệ vô sinh, những hệ hữu sinh, những bộ phận máy móc, những quá trình Vật lý, hoá học, xã hội học khác nhau...
Các giai đoạn của phương pháp nghiên cứu mô hình:
Giai đoạn 1: xây dựng mô hình: đó là kết quả của sự tượng tự, người ta đi đến một cách hình dung sơ bộ về sự vật hay hiện tượng cần nghiên cứu, tức là đi đến một mô hình chưa đầy đủ về sự vật hay hiện tượng đó. Trong giai đoạn này, vai trò của trực giác và trí tưởng tượng là rất quan trọng.
Nhờ trí tưởng tượng và trực giác mà người ta mới trừu xuất được những tính chất và những mối quan hệ thứ yếu cả đối tượng nghiên cứu, thay nó bằng một “vật đại diện” chỉ mang những tính chất và những mối quan hệ mà ta quan tâm. “vật đại diện” nó chỉ có trong óc của nhà nghiên cứu. Nó trở thành một vật mẫu để nhà nghiên cứu căn cứ vào đó xây dựng mô hình thật (nếu người đó dùng mô hình vật chất). Trong phép mô hình hóa tưởng tượng thì người ta đem đối chiếu ở trong óc “vật đại diện” đó với những vật mà người ta đã quen biết.
Giai đoạn 2 Nghiên cứu trên mô hình: Trong giai đoạn này, mô hình sẽ đóng vai trò đối tượng nghiên cứu, trên đó người ta áp dụng các phương pháp lý thuyết và TN
khác nhau. Nhìn chung, giai đoạn này có thể được gọi là giai đoạn thí nghiệm trên mô hình. Những phép tính hoặc phép lôgic mà ta thực hiện trên các kí hiệu, trong phương pháp mô hình kí hiệu cũng có thể được coi như một loại thí nghiệm đặc biệt: thí nghiệm trên giấy, thí nghiệm trong óc. Điều này thể hiện rất rõ nếu ta dùng máy tính điện tử để nghiên cứu mô hình kí hiệu đó.
Giai đoạn 3. Xử lý kết quả và chỉnh lí mô hình: Kết quả thu được trên mô hình được chuyển về vật gốc. Ta phân biệt hai trường hợp:
+ Nếu bản thân mô hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải kiểm tra sự đúng đắn của nó bằng cách đem đối chiếu những kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu trực tiếp từ vật gốc. Trong trường hợp có sự sai lệch, cần phải chỉnh lí mô hình.
+ Nếu mô hình không phải là đối tượng của nhận thức mà chỉ là phương tiện nghiên cứu thì yêu cầu chính là xử lý kết quả thu được từ đó rút ra được những lượng thông tin thực về vật gốc. Lẽ dĩ nhiên, nếu trong quá trình xử lí kết quả ta phát hiện thêm những chỗ thiếu sót của mô hình thì ta cũng vẫn phải chỉnh lí mô hình và tiến hành nghiên cứu lại.