Mit dieser Methode lassen sich molekulare Eigenschaften von Wirkstoffen mit Messwerten verknüpfen. Liegt z. B. eine Messreihe verschiedener Substanzen vor, wird ein Modell aus den molekularen Eigenschaften der verschiedenen Substanzen und ihrer jeweiligen Messwerte konstruiert.

Mit dem Modell können dann makroskopische Eigenschaften unbekannter Verbindungen sehr schnell und einfach am Computer vorausberechnet werden. Quantitative-Struktur-Wirkungsbeziehungen führen zu einer gezielten Optimierung von gewünschten Eigenschaften in Abhängigkeit der eingesetzten Wirkstoffe oder Wirkstoffkombinationen.

Diese Methoden sind in den vergangenen Jahren in der industriellen Forschung sehr populär geworden, da sie die Entwicklungszeiten im R&D-Prozess erheblich verkürzen. Der Experimentator kann vorab durch Computerberechnungen Irrwege vermeiden. Die Methoden werden in vielen Bereichen der Materialwissenschaften und des Life Science eingesetzt.