В математиката теория на моделите е изучаването на (класове от) математически структури като групи, полетата, графите или дори универсумите в теория на множествата, използвайки средства на математическата логика. Структура, която дава значение на изреченията на един формален език е наречена модел на езика. Ако един модел на език удовлетворява дадено изречение или теория (последователност от изречения) се нарича модел на изречение или теория. Теория на моделите е близка до алгебрата или универсалната алгебра.