Eine Erstprinzipsstudie basiert auf ab initio‑Methoden, meist Dichtefunktionaltheorie, zur Vorhersage von Struktur, Stabilität, elektronischer Struktur und Eigenschaften ohne empirische Parameter. In der Werkstoffwissenschaft ermöglicht sie das Design neuer Legierungen, Keramiken oder Funktionsmaterialien, die Berechnung von Phasen- und Fehlerenergien, Diffusionsbarrieren, Reaktionspfaden sowie die Kopplung zu mesoskopischen Modellen und Datenbanken im Rahmen des Materials Design.