Teorie vyčíslitelnosti a teorie výpočetní složitosti interpretují výpočetní model nejen jako definici množiny povolených operací používaných pro výpočet, ale také jako relativní náklady na jejich aplikaci . Charakterizovat požadované výpočetní zdroje - dobu provádění, velikost paměti, ale i omezení algoritmů nebo počítače - je možné pouze tehdy, je-li zvolen určitý model výpočtu.
V Model-Based Engineering poskytuje výpočtový model a jeho volba odpověď na otázku, jak se chová systém jako celek, pokud je známé chování jeho jednotlivých částí.
V případě asymptotického odhadu výpočetní složitosti je výpočetní model definován z hlediska přípustných primitivních operací se známou cenou.
Je známa řada výpočtových modelů v závislosti na množině aplikovaných operací a jejich výpočetní náročnosti. Spadají do následujících širokých kategorií: abstraktní stroje (abstraktní kalkulačky), používané k prokázání vyčíslitelnosti a získání horní hranice výpočetní složitosti algoritmu, a rozhodovací modely , používané k získání spodní hranice výpočetní složitosti pro algoritmické problémy.