Trong lý thuyết tính toán, sự đa dạng của các mô hình toán học của máy tính đã được phát triển. Các mô hình toán học điển hình của máy tính như sau:

• Các mô hình trạng thái bao gồm máy Turing, máy tự động đẩy xuống, máy tự động trạng thái hữu hạn và PRAM
• Các mô hình chức năng bao gồm tính toán lambda
• Các mô hình logic bao gồm lập trình logic
• Các mô hình đồng thời bao gồm mô hình diễn viên và tính toán quá trình