Biologiassa käytetään malleja kuvaamaan todellisuutta. Mallien tarkoituksena on kuvata ja yksinkertaistaa biologisia ilmiöitä niin, että ne on helpompi ymmärtää ja niiden tutkimus on helpompaa. Esimerkiksi Watson ja Crick rakensivat DNA:n kuvantamisen avulla kolmiulotteisen molekyylimallin (vasemmanpuoleinen kuva). Toisaalta esimerkiksi viruksen rakenteita voidaan mallintaa mm. elektronimikroskopian ja tietokonemallinnuksen avulla (oikeanpuoleinen kuva).


Vasemmalla: Yksi ensimmäisistä DNA-malleista. Oikealla: Koronaviruksen rakenteita voidaan mallintaa mm. elektronimikroskopian ja tietokonemallinnuksen avulla.

Mallien avulla voidaan tehdä simulaatioita, eli ennustuksia siitä, mitä tulevaisuudessa tulee tapahtumaan. Esimerkiksi populaation kasvua voidaan matemaattisesti mallintaa erilaisilla yhtälöillä ja näin laskea, miten tulevaisuudessa eri lajien yksilömäärät muuttuvat tai tartuntataudit leviävät.

Vuorovaikutusmalleilla, kuten ravintoverkoilla tai geenien vuorovaikutusverkoilla, voidaan arvioida miten muutos yhdessä mallin osassa vaikuttaa muun mallin toimintaan. Esimerkiksi tietyn lajin häviäminen ekosysteemistä tulee vaikuttamaan muiden lajien yleisyyteen ja koko ekosysteemin toimintaan.


Ravintoverkko on esimerkki ekologisesta vuorovaikutusmallista, jossa ravintoketjut linkittyvät yhteen. Ympyröillä esitetään tuottajia, neliöillä 1.asteen kuluttajia, vinoneliöillä 2. ja ylemmän asteen kuluttajia ja huippupeto tähdellä. Hajottajat on merkitty kolmiolla.

Arkikielessä teorialla tarkoitetaan yleensä jotain suhteellisen epävarmaa ja hataraa päätelmää. Tieteessä teoria tarkoittaa kuitenkin eri asiaa: tieteellinen teoria on laajan ilmiön kokonaisselitys. Sillä tarkoitetaan perusteltua ja todistettu väitettä jonkin ilmiön selittämiseksi. Tieteellisen teorian syntymiseen vaaditaan monia tutkimuksia, eikä yhden tutkimuksen perusteella voi vielä muotoilla tieteellistä teoriaa.  Tieteellisen teorian pitäisi pystyä selittämään suuri osa kokeellisista havainnoista mahdollisimman yksinkertaisella tavalla. Teoriasta pystytään johtamaan ennusteita, joita voidaan testata tutkimuksella.

Teoriaa voidaan tarkentaa uusien tulosten avulla, mutta joskus teoria kumoutuu uudemmalla teorialla, joka selittää havainnot paljon paremmin. Esimerkiksi moderni evoluutioteoria on tieteellinen teoria, joka on muotoiltu lukuisten eri biologian alojen tutkimusten perusteella. Darwinin evoluutioteoria on luonut pohjan nykyiselle evoluutioteorialle. Tämä evoluutioteoria on tarkentunut, kun tutkimuksissa on saatu lisää tietoa esimerkiksi perinnöllisyyden lainalaisuuksista, DNA:n rakenteesta ja mutaatioiden merkityksestä.