Physikbasierte Modellierung verwendet explizite physikalische Gesetzmäßigkeiten, etwa Kontinuumsmechanik, Thermodynamik, Diffusion oder Versetzungsdynamik, zur Vorhersage des Werkstoffverhaltens. Im Gegensatz zu rein datengetriebenen Ansätzen garantiert sie Konsistenz mit Erhaltungssätzen und Skalenkopplung. Anwendungen reichen von Mikrostruktur- und Phasenumwandlungsmodellen über Kriech- und Ermüdungsanalysen bis zu digitalen Zwillingen, häufig in Kombination mit experimenteller Kalibrierung.