Matematiksel model ise sistemin tamamen matematiksel gösterimler ve fonksiyonlarla ifade edilmesi sonucunda oluşur. Gerçek sistem ile matematiksel model arasında şekilsel hiçbir benzerlik yoktur. O¨rneğin; nxn boyutundaki doğrusal denklem sistemleri, istatistik çalışmalarında kullanılan regresyon ve tahminleme modelleri, yöneylem araştırması kapsamında yer alan karar modelleri birer matematiksel modeldir. Lojistik yönetiminde karşılaşılan eniyileme modelleri de birer karar modeli, dolayısıyla matematiksel modeldir.