20世纪60年代以前，物理模拟是研究地下油藏中流体运动规律的主要模拟方法之一。物理模型可以分为相似模型和单元模型两种。相似模型是根据相似原理（几何相似、运动相似、动力相似），把自然界中的原型按比例缩小，制成物理模型，然后使原型中的物理过程按一定的相似关系在模型中展现。从理论上讲，以相似模型模拟后所得出结论应该与原型的规律相似，将模型的尺度还原到实际尺度后，可直接用于原型。但实际上，要在实验室严格满足所有的相似条件比较困难，这使相似模型的应用受到一定限制。许多情况下，人们不得不退而求其次，采用单元模型进行机理模拟。
单元模型常以真实的（有时也可以是模拟的）油藏岩石和流体模拟油藏开发的局部细节，从中探寻理论机理、操作参数等信息。由于实验条件通常不按相似关系设定，其结果往往不能直接定量推广。
由于实际油田的渗流问题十分复杂，如果考虑各种非均质因素的多维多相多井等问题，要用物理模型进行完全严格的模拟是不可能的，而且物理模拟往往要花费大量的人力、物力，试验周期比较长，测量技术方面存在不少困难，所以，现在很少用大型的物理模型来模拟复杂的地质条件的问题。人们做油藏物理模拟更多倾向于用单元模拟的方法进行理论研究。
计算机技术的发展给油藏模拟带来了新方向。人们发现，之前就某些规律所做的各种独立的计算完全可以通过它们之间的关联结合在一起，并且可以根据初始条件的变化形成全局数据联动，这样就形成了许多的油藏数学模拟方法。准确地说，数学模拟就是通过求解某一物理过程的数学方程式（组）来研究其物理变化规律的方法，其中的数学方程式（组）可称为描述该物理过程的数学模型。人们期待数学模型的运算结果就是现实中物理过程的真实结果但是如果对次要因素的影响考虑不周或者初始条件与现实不一致，数学模型就可能与物理过程并不吻合，这样就很难得到正确的结果了。
所以数学模型建立之后仍然需要一些物理模拟或现实数据对其加以验证和训练，使其与物理过程更贴合，结果更可靠。
数学模型的求解方法有解析方法和数值方法两种方法。用解析方法求解数学模型的解是精确解，它可直接揭示各种物理量之间的数学函数关系，其结果对应相对明确的物理概念，这是解析方法的长处。但是，如果数学模型比较复杂，涉及的函数关系很可能无法得到解析解，为了弥补解析法的这一缺陷，人们想到了数值解的折中办法。数值法求解虽然略显繁琐，但不必推导公式，也不必理清数学关系与原理，比较显著的缺点是需要进行大量的计算，这些繁复计算刚好可以由计算机代劳。所以，在计算机技术高速发展的时代，数值法的数学模拟发展得极为迅速，且取得了巨大成功。
数值模拟可以理解为用计算机来做实验。利用油藏数值模拟来处理复杂的油藏工程问题更快、更方便。一个油藏，在现实中只能开发一次。但应用油藏数值模拟，则能够很容易地重复计算不同开发方式的开发过程，便于从中选出最好的开发方法。因此，对油藏工程师而言，数值模拟给动态分析提供了一种快速、精确的综合性方法；对管理者而言，数值模拟提供了不同开采计划的比较结果。
大型快速电子计算机的迅速发展，大大地促进了数值模拟方法的应用与进步。20世纪60年代初期，多维多相的黑油模拟软件在油田得到初步应用；20世纪70年代初期，组分、混相和热力采油模拟软件也相继进入油田应用；20世纪70年代末期，各种化学驱油三次采油模拟软件在油田三次采油中得到应用。进入21世纪，计算机技术的突破进一步促进了油藏数值模拟技术的发展。向量算法、预处理共轭梯度算法等新技术极大提升了油藏数值模拟技术的效率和价值；自适应隐式算法、并行算法、一体化多功能平台等新功能也提升了数值模拟的用户体验。
随着计算机技术的进步，油藏数值模拟的效率大大提升，能处理的问题也更加复杂，所得结果的精度也大幅提升，目前已经成为最广泛应用的油藏动态分析手段，其描述结果常常作为油田开发决策的重要依据。但是，由于庞大的油藏涉及的影响因素非常多，而且油藏的均质性通常并不太好，某一样品测得的实验数据不一定能够代表油藏的整体特征，所以即使人们所用的公式是由精确的数学推导而来，也不能保证计算结果完全贴合整个油藏的实际。为了使描述油藏的数学模型更符合油藏的实际，需要对照油藏实际表现对数学模型的某些不确定性的参数进行适当的调整，这个过程就是油藏数值模拟的动态历史拟合。
油藏数值模拟动态拟合使模拟计算的结果与实际测量值达到一定程度的一致性，从而提高模拟预测结果的可靠性。实践表明，油藏动态拟合的作用已远远超过了对于预测结果准确性的控制，而成为一种有效的油藏描述技术方法，即动态反演。所以，油藏动态拟合不仅可以验证地质模型的可靠性，也可以通过对油藏地质模型的调整完善，加深对油藏的认识。