Een heel speciaal soort onderzoek is die waarbij men de gegevens niet verzamelt uit een empirische situatie, maar uit een nagebootste empirische situatie. Deze vorm van onderzoek staat bekend als simulatie.

Bij simulatie moet er eerst een deel van de werkelijkheid in een model worden gegoten. Bij voorkeur wordt het model gerepresenteerd in een computerprogramma. Daarvoor zijn zelfs hele simpele programma's te gebruiken zoals een spreadsheet, maar er zijn ook heel specifieke computer programma's waarmee je ingewikkelder situaties kunt nabootsen. In plaats van een computerprogramma is de situatie in het klein ook helemaal na te bouwen. Te denken valt aan het nabootsen van de Westerschelde-werken. Daar werd de monding van de Westerschelde in het klein nagemaakt en is door middel van simulatie nagegaan welke effecten het bouwen van een dam in de monding zou hebben. Hiermee zijn verschillende soorten dammen uitgetest en kon worden geconstateerd bij welke stand van hoogwater de dam een afdoende bescherming zou bieden.

Een voordeel van simulatie-onderzoek is nu meteen duidelijk. In plaats van experimenteren in de werkelijkheid, zijn nu experimenten uit te voeren in een nagebootste werkelijkheid. Door dit in een computerprogramma te doen, is men in staat vrij snel het hele proces door te rekenen.

In de economie en bedrijfskunde wordt veelvuldig gebruik gemaakt van simulatie. Denk bijvoorbeeld maar aan het centraal planbureau dat de effecten van overheidsbeleid doorrekent. Op grond van het programma kunnen ze dan zeggen of bepaalde bevolkingsgroepen er op achteruit of juist op vooruit gaan. Ook in de detailhandel komt simulatie-onderzoek voor. Men bouwt een heel winkelschap na of zelfs een hele testwinkel. Vervolgens laat men consumenten boodschappen doen en stelt men vast op welke wijze de klant door de winkel wandelt of op welke wijze hij in het winkelschap kijkt en dingen daaruit meeneemt.

Simulatie-onderzoek hoeft niet uitsluitend gebruikt te worden voor het voorspellen van toekomstige gebeurtenissen. Het is heel goed mogelijk om post-predictief onderzoek uit te voeren. Daarvoor verzamelt men gegevens uit het verleden en probeert men deze situatie met behulp van het model na te spelen. Zo kan bijvoorbeeld de omzet van de kledingwinkel in het verleden nagebootst worden met behulp van het huidige model, zodat nagegaan kan worden welke aspecten toen van belang waren. Het uitsterven van de dinosaurussen door een komeetinslag kan heel goed met behulp van een simulatie-onderzoek onderzocht worden. Simulatie wordt ook vaak uitgevoerd na het gebeuren van grote ongelukken, zoals het crashen van vliegtuigen.

Het voordeel van simulatie is dat de effecten van beleid er beter mee voorspeld kunnen worden. Voorwaarde daarvoor is dat men beschikt over een goed model. En dat is dan tevens ook het zwakke punt: in nagenoeg ieder model zitten aannames en waarschijnlijkheden die in werkelijkheid niet blijken op te treden. Oftewel, de toekomstige situatie is slechts een scenario,  de voorspelde situatie hoeft geen werkelijkheid te worden. Indien een bedrijf er voor kiest een bepaald beleid te voeren op grond van de resultaten uit simulatie-onderzoek, verwijten de uitvoerders van die strategie vaak dat de ware uitkomsten helemaal niet overeenkomen met de voorspelde uitkomsten. De modellenmakers geven daarop als weerwoord dat zij niet de toekomst maken, maar het model alleen gebruiken voor het nemen van een beslissing.