O ramo da biologia dedicado ao desenvolvimento de modelos conceituais ou matemáticos de vários fenômenos biológicos. Com base nesses modelos, são deduzidas várias conseqüências matemáticas, que são comparadas então com experimentos concretos ou outros fenômenos observados. Foram desenvolvidas teorias matemáticas bem-sucedidas para grande número de fenômenos biológicos, incluindo a excitação neural, secreções endócrinas, condicionamento e aprendizagem.