数理逻辑的一个分支，是研究形式语言及其解释(模型)之间关系的理论。

用模型来研究数学理论可追溯到非欧几里得几何学的无矛盾性证明(见解释)：建立欧氏几何模型，从而证明了非欧几何相对于欧氏几何的无矛盾性。20世纪20年代后，随着证明论的创立和发展，对形式系统的研究不断深入，许多问题是依赖于模型(解释)来研究的，例如可用各种模型来论证一组(形式)语句的无矛盾性或范畴性，也可用模型来论证一语句对一组语句的独立性等等。因而形式语言与其解释之间的关系问题日益受到重视，成为重要的研究对象。

最早的模型论研究是勒文海姆和斯科朗等人的工作。1915年勒文海姆证明：每一组有限多语句如果有模型的话，则它也有一个可数模型。1920年斯科朗把这一结果推广到有可数个语句的情况。20世纪30年代哥德尔、马尔采夫等人在紧致性定理方面的工作也是重要的奠基性工作。但是直到20世纪50年代，模型论才正式成为一门新的学科，主要标志是1949年亨肯发表的完全性定理的新证明，1950年国际数学家大会上塔尔斯基与A.鲁宾逊的报告以及1951年A.鲁宾逊《代数的元数学》的发表。

一个形式语言ℒ的解释u称为此语言的一个模型或结构。u是一个具有若干运算、关系及特指元素的非空集合，也称为泛代数。所以，模型论又被形容为“泛代数 逻辑”。由于所涉及的逻辑系统不同，模型论可分为：一阶模型论、高阶模型论、模态模型论、多值模型论等。由于在数理逻辑中以一阶逻辑发展最成熟，所以，模型论中也以一阶模型论的内容最丰富，应用也最多。

构造模型是模型论的重要课题，模型论采用了许多独特的构模方法和工具。例如20世纪50年代塔尔斯基与沃特提出的初等子模型；20世纪70年代A.鲁宾逊等人提出的模型论力迫法；由斯科朗提出而在20世纪50年代由沃希等人作了系统化的超积等。这些方面后来都有新的发展。

模型论应用于数学各分支，取得了许多新结果。在代数方面应用，取得群论和域论的一些结果，如阿克斯与科琴用它解决了著名的阿廷猜想。在分析方面应用，A.鲁宾逊构建了非标准分析(1960—1961年)，现已发展为一整套非标准数学。