Ab Initio Berechnungen basieren auf quantenmechanischer Beschreibung (meist Dichtefunktionaltheorie) ohne empirische Parameter, um elektronische Struktur, Bindungsverhältnisse und daraus resultierende Materialeigenschaften vorherzusagen. Sie ermöglichen die Bestimmung von Phasendiagrammen, Defektenergien, Diffusionsbarrieren, Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften sowie mechanischen Konstanten.