Pemodelan perangkat lunak memberikan gambaran yang jelas untuk menjembatani kesenjangan pemahaman antara dunia nyata (pada tingkat tinggi) dan kode pemrograman. Pemodelan sistem perangkat lunak digolongkan menjadi dua, yaitu pemodelan analisis (yang memodelkan domain permasalahan) dan pemodelan sistem (yang menyajikan domain solusi perangkat lunaknya).
Model analisis mengeksplorasi kebutuhan atau persyaratan (requirements) perangkat lunak, yang mendefinisikan seperti apa perangkat lunak yang akan dibangun itu harus dipandang sebelum dibuat. Ini merupakan tahapan yang paling kritis (sulit dan menentukan) dalam membangun perangkat lunak. Pencarian kebutuhan dilakukan dengan mengumpulkannya dari pengguna sistem dan pemangku kepentingan lainnya.
Dalam kajian rekayasa perangkat lunak, pemodelan sistem yang populer diterapkan adalah pendekatan terstruktur dan pendekatan berorientasi obyek. Untuk kedua pendekatan tersebut telah dikembangkan beberapa alat bantu pengembangan (tools) dan teknik, antara lain Data Flow Diagram, Class Responsibility Collaborator dan Unified Modeling Language.
