Numerische Optimierung bezeichnet algorithmische Verfahren zur Bestimmung optimaler Material- oder Strukturparameter unter Nebenbedingungen. In der Werkstoffwissenschaft umfasst sie z.B. inverse Identifikation von Materialmodellen, Topologie- und Gestaltoptimierung, Prozessparameteroptimierung oder multiskalige Werkstoffdesigns. Typische Methoden sind Gradientenverfahren, Evolutionäre Algorithmen, Surrogatmodelle und Bayesian Optimization.