Математическими моделями на микроуровне являются дифференциальные уравнения в частных производных или интегральные уравнения, описывающие поля физических величин. Другими словами, на микроуровне используются модели с распределенными параметрами. В качестве независимых переменных в моделях могут фигурировать пространственные переменные 
и время 
.
Характерными примерами моделей могут служить уравнения математической физики вместе с заданными краевыми условиями.
Пример 1
Уравнение теплопроводности: 
где 
— удельная теплоемкость, 
— плотность, 
— температура, 
— время, 
— коэффициент теплопроводности, 
— количество теплоты, выделяемой в единицу времени в единице объема.
Пример 2
Уравнение диффузии: 
где 
— концентрация частиц, 
— коэффициент диффузии.
Пример 3
Уравнения непрерывности, используемые в физике полупроводниковых приборов: для дырок: 
и для электронов: 
а также уравнение Пуассона: 
Здесь 
и 
— концентрации дырок и электронов; 
— заряд электрона; 
и 
— плотности дырочного и электронного токов; 
и 
— скорости процессов генерации-рекомбинации дырок и электронов; 
— напряженность электрического поля; — плотность электрического заряда; 
и 
— диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая постоянная.
Краевые условия включают начальные условия, характеризующие пространственное распределение зависимых переменных в начальный момент времени, и граничные, задающие значения этих переменных на границах рассматриваемой области в функции времени.
