No contexto de modelagem molecular, o campo de força trata-se de uma forma funcional de energia e um grupo de parâmetros que serão responsáveis pela modelagem e cálculo de energia potencial do sistema. Os parâmetros utilizados podem ser derivados de trabalhos experimentais ou cálculos de mecânica quântica.
A fim de calcular a energia potencial do sistema (e a partir disso executar otimizações e outros tipos de análise), a mecânica molecular baseia-se em funções de energia potencial. Essas funções possuem termos referentes às ligações (átomos que estão covalentemente ligados), e termos referentes à outras contribuições energéticas não-covalentes.
O termo de energia referente à ligação e o termo referente às interações não covalentes, podem ser descritos da seguinte forma:
As fórmulas apresentadas acima são consenso entre quase todos os campos de força, entretanto, a descrição de cada termo, assim como as condições adotadas para o desenvolvimento dos parâmetros variam de campo para campo.
Na função de Energia covalente, a Energia de Ligação é referente à distância linear entre os átomos de uma ligação, Energia Angular é referente ao ângulo entre três átomos ligados consecutivamente, enquanto a Energia Diedral é referente ao diedro formado entre quatro átomos ligados consecutivamente.
Na função de Energia não-covalente, a Energia de potencial eletrostático geralmente é calculada utilizando-se as leis de Coulomb e a Energia de van der Walls geralmente é calculada utilizando-se o potencial de Lennard-Jones.
Exemplos da descrição completa desses termos podem ser encontrados nos artigos sobre o Amber ou Charmm.
Além de possuir sua forma funcional, um campo de força conta com uma série de parâmetros que serão utilizados nos cálculos de energia potencial.
O conjunto de parâmetros normalmente inclui a massa molecular, o raio de Van der Walls e a carga parcial para os átomos individuais. Inclui também a distância linear de equilíbrio para as ligações entre dois tipos de atómos, o ângulo de equilíbrio entre três tipos de átomos, ângulos de equilíbrio do diedro formado entre quatro tipos de átomos e a constante de mola correspondente para cada um desses potenciais.
Em cálculos de mecânica quântica, também conhecidos como cálculos de estrutura eletrônica, os cálculos são feitos baseados na função de onda dos átomos, ou seja, o número de elétrons de cada átomo é considerado para o cálculo de energia e seguintes otimizações.
Nos cálculos de mecânica molecular não é isso que ocorre. O átomo é uma partícula sólida que ocupa um espaço determinado e, por esse motivo, todas as propriedades eletrostáticas do átomo são descritas pelos parâmetros.
Sendo assim, existem vários tipos de átomos para um único átomo. Um átomo de carbono, por exemplo, pode ser descrito como vários tipos de átomos distintos, como um carbono de carboxila, um carbono ligado à um nitrogênio, um carbono ligado à um hidrogênio e assim por diante, já que em cada uma dessas situações, as propriedades eletrostáticas do átomo de carbono serão distintas devido ao ligante.