De mathematische modellen worden gemaakt voor fysische variabelen (waterhoogte, stromingen, golven, temperatuur, zoutgehalte), chemische variabelen (in hoofdzaak koolwaterstoffen), biologische variabelen (beperkt tot de eerste schakels van de voedselketen) en transport van sedimenten en andere (eventueel vervuilende) substanties zoals olievlekken en voor het berekenen van veranderingen in de vorm en samenstelling van de zeebodem. De variabelen zijn onderling met elkaar verbonden en de graad van complexiteit en onzekerheid gaat in stijgende lijn van fysica tot biologie en sedimenten.

De resultaten van de modellen worden daarna zorgvuldig vergeleken met alle beschikare waarnemingen van cruises op zee, meetinstrumenten op zeeoppervlak of zeebodem en satellietwaarnemingen. Dit is de "valideringsfase". Als de resultaten van de validering onvoldoende zijn, betekent dit dat de wiskundige formules die gekozen werden ter beschrijving van de processen, ontoereikend zijn. Als de resultaten van de validering wel voldoende zijn, betekent dit dat de modellen bruikbaar zijn voor het beheer van de zee en ook om parameters te voorspellen. Dit laat toe om de onzekerheden in de resultaten berekend door het model te verminderen door bijvoorbeeld een betere afstelling van de parameters. Een meer geavanceerde techniek is data-assimilatie waarbij de voorspellingen van het model worden aangepast aan de observaties tijdens de simulatie zelf. De methode laat ook toe om een foutenmarge te berekenen.

De modellen zijn op de eerste plaats onderzoeksinstrumenten om wetenschappelijke hypothesen op een virtuele manier te testen. In dat geval spreken we over modellen in ontwikkeling. Van zodra deze modellen een aanvaardbare betrouwbaarheid bereikt hebben, spreken we over operationele modellen. Deze modellen kunnen allerlei informatie leveren over de zee (voorspellingen van waterhoogte, stromingen, golven…), net zoals weerkundige modellen het weer kunnen voorspellen.