Стохастическое моделирование основано на методах теории вероятностей и математической статистики.
Различие между двумя группами методов возникает в зависимости от того, включена ли в анализ систем временная переменная.
Статические методы (не учитывающие время в качестве переменной): простая и множественная линейная и нелинейная корреляция и регрессия, дисперсионный, дискриминантный и факторный анализы, методы оценки параметров (методы прямой оценки, такие как оценки Маркова, оценки максимального правдоподобия и оценки Байеса). Особое место среди методов оценки принадлежит косвенным методам, которые предполагают включение фактора времени в процесс оценки в качестве переменной при соответствующем виде оценочной процедуры. Но здесь проводится еще одно разграничение — между рекурсивными и нерекурсивными методами.
Динамические методы (с учетом временной переменной; анализ временных рядов): анализ Фурье, корреляционный и спектральный анализы, весовые и передаточные функции. Эти методы также известны под общим названием динамическая статистика.