时间序列建模分为时域建模和频域建模两类，一般采用时域建模，需要分析系统的频率特性时则采用频域建模。时域建模采用曲线拟合和参数估计的方法（如最小二乘法等），频域建模采用谱分析的方法。时间序列建模主要决定于被观测序列的性质、可用观测值的数目和模型的使用情况等三个因素。它常用在国民经济宏观控制、区域综合发展规划、企业经营管理、市场潜量预测、气象预报、水文预报、地震前兆预报、农业灾害预报、环境污染控制、生态平衡、天文学和海洋学等方面。根据对系统观测得到的时间序列数据通过曲线拟合和参数估计或谱分析等来建立系统的数学模型的理论和方法。它的理论基础是数理统计学。