SYKEssä on käytössä useita erilaisia ympäristön tilan matemaattisia arviointi- ja ennustamisvälineitä, joita voidaan laajasti ottaen kutsua matemaattisiksi malleiksi. Malleja on kehitetty erityisesti vesivarojen ja ravinteiden kierron laskentaa varten. Sovelluskohteina ovat valuma-alueet, vesistöt ja merialueet.
Malleja on alettu hyödyntää yhä enemmän myös uusissa teemoissa kuten haitallisten aineiden kierto sekä meren tilan ennustamiseen kytketyt sosio-ekonomiset tarkastelut.
Useimmat käytössä olevat mallit on kehitetty SYKEn vesi- ja merikeskuksissa, mutta myös yhteistyökumppaneiden malleja hyödynnetään jatkuvasti. Osa malleista soveltuu vain tutkimus- tai asiantuntijakäyttöön, mutta jatkossa SYKE kehittää malleja enenevästi kaikkien kiinnostuneiden käyttöön.
SYKEssä on laadittu vesien- ja merenhoidon mallityön tiekartta, jossa on kuvattu mallien kehittämisen tavoitteita keskipitkällä aikavälillä, vuoteen 2030 saakka sekä lyhyellä aikavälillä, vuosina 2015-2017. Lisäksi tiekartassa on kuvattu mallien soveltamisen toimintasuunnitelma vesien- ja merenhoidossa.