分子模擬和計算機輔助藥物設計是當前計算生物學研究的熱點問題，也是計算生物學與生物藥物產業結合最緊密的方向。目前，高性能計算在分子模擬和計算機輔助藥物設計領域主要有兩個方面的應用。一是通過計算機藥物設計和篩選方法進行藥物發現，即首先建立化合物分子的骨架庫數據庫，然后設計化合物組合數據庫或者直接使用商業數據庫，通過已經建立的計算機虛擬藥物篩選技術平臺，篩選出化合物結構進行類藥性分析和三維定量構效關系分析，獲取進一步結構優化的信息。

      二是用分子動力學模擬方法進行蛋白質動態模擬。計算生物學運用大規模高效的理論模型和數值計算，直接從蛋白質序列預測蛋白質三維結構以及動力學特征，研究生物大分子結構與功能的關系、生物大分子之間相互作用以及生物大分子與配體的相互作用，促進蛋白質工程、蛋白質設計和計算機輔助藥物設計的發展。通過計算生物學研究蛋白和蛋白相互間的分子識別，包括藥物與多種蛋白結合，藥物調控靶標信號途徑的特性，可以獲得正確的藥物設計蛋白質構象，了解蛋白結構與功能的關系，從而提高新藥的研發水平。