Ab Initio Molekulardynamik kombiniert quantenmechanische Elektronenstrukturrechnungen (typisch Dichtefunktionaltheorie) mit klassischer Molekulardynamik. Kräfte auf Atome werden direkt aus der elektronischen Struktur berechnet, wodurch chemische Bindungsbrüche, Diffusion und Phasenumwandlungen ohne empirische Potentiale beschrieben werden können. In der Werkstoffwissenschaft wird sie zur Untersuchung von Schmelzen, Grenzflächen, Defekten, Ionenleitfähigkeit und Hochdruck- oder Hochtemperaturverhalten eingesetzt.