Un certain nombre de phénomènes sont modélisés sous forme de données qualitatives et surtout quantitatives, et ce dans de nombreux domaines : mathématiques, physique, sociologie, géographie, géologie, économie... Lorsque ces données sont complexes, elles peuvent être regroupées sous la forme d'une représentation schématique qui présente une vision simplifiée et structurée de ces éléments, parfois accompagnée d'illustrations (dessins réalistes ou stylisés). Lorsqu'elles sont abondantes, leur visualisation peut être facilitée par une représentation graphique sous la forme de matrices (modèles correspondant généralement à des tableaux à n entrées), de , et de schémas classés selon le mode de disposition des données : diagrammes (représentations schématiques qui illustrent des liens entre des ensembles d'éléments à l'aide de tracés qui prennent la forme de figures géométriques), topographies (représentations graphiques dont les tracés respectent les composantes spatiales de l'objet représenté).
Ces représentations graphiques, avec pour chacune leurs domaines d'application et leurs limitations, sont des outils d'analyse, de médiation de compréhension et de communication.
Il est parfois utile de représenter des concepts de manière graphique. Il peut s'agir de marquer les esprits et d'aider à mémoriser les concepts, ou bien de faciliter l'identification. On utilise typiquement les notions de métaphore, l'allégorie et le logotype. Il peut aussi s'agir simplement d'une étiquette (un rectangle, un losange, une ellipse...) contenant un mot.
Lorsque l'on veut représenter les liens entre différents concepts, on utilise fréquemment des arcs, c'est-à-dire des traits ou des flèches reliant les représentations concepts ; on peut aussi utiliser un positionnement particulier des représentations, les faire se recouvrir. Cela donne des figures de type organigramme, carte heuristique ou schéma conceptuel ; mathématiquement, il s'agit souvent de graphes, et en particulier d'arbres.