Erstprinzipienrechnungen basieren auf der Lösung der quantenmechanischen Vielteilchengleichungen, meist in Form der Dichtefunktionaltheorie, ohne empirische Parameter. Sie liefern elektronische Struktur, Bindungsenergien, Defekt- und Oberflächeneigenschaften sowie mechanische Konstanten und bilden die Grundlage für ab initio Werkstoffdesign, Phasendiagramme und Validierung mesoskopischer Modelle.