Metody te są znacznie bardziej dokładne od mechaniki molekularnej, ale podobnie jak mechanika działają one poprawnie tylko dla w miarę typowych związków chemicznych i zupełnie zawodzą przy nietypowych strukturach. metody ab initio.
Oprócz tego istnieją też metody umożliwiające symulowanie ruchu cząsteczek i oddziaływań między nimi zwane dynamiką molekularną.
Sposoby przedstawiania modeli thumb|Model prętowy L-alaniny thumb|Model czaszowy glukozy Modele cząsteczek tradycyjnie przedstawia się na trzy zasadnicze sposoby: Model kulkowy – w którym obrazowane są połączenia między atomami z pominięciem ich promieni atomowych. Modele takie dobrze uwidaczniają strukturę geometryczną połączeń między atomami, mogą jednak tworzyć błędne wrażenie co do rzeczywistej objętości zajmowanej przez cząsteczki i ich ogólnego zewnętrznego kształtu. Model czaszowy – w którym przedstawia się możliwie realistycznie atomy jako kule o średnicach zbliżonych do ich rzeczywistych promieni van der Waalsa – oczywiście powiększonych do skali modelu.