Erstprinzipien-Berechnungen basieren auf quantenmechanischen Gesetzen, meist der Dichtefunktionaltheorie, ohne empirische Materialparameter. Sie erlauben die Vorhersage elektronischer Struktur, Bindungsverhältnisse, Phasenstabilität, Defektenergien und mechanischer Konstanten. In der Werkstoffwissenschaft werden sie zur zielgerichteten Legierungsentwicklung, Oberflächen- und Grenzflächenanalyse sowie zur Kopplung mit mesoskopischen und makroskopischen Simulationsmodellen genutzt.