L'objectif des laboratoires virtuels est de proposer un outil informatique d'expérimentations pour le chercheur non informaticien. Comme le chimiste a sa paillasse et ses tubes à essais, le laboratoire virtuel est un outil expérimental qui lui permet d'animer un modèle (voire des modèles) et d'analyser un système qu'il a défini.
Il s'agit d'un outil d'expérimentations : le chercheur est invité à définir un modèle (ou des modèles) à expérimenter ; pour se faire, il définit les agents de son modèle, leur comportement individuel, leur comportement lorsqu'ils se perçoivent. Le milieu dans lequel les agents seront activés est lui-même un agent qui permet de préciser les lois d'évolution du milieu. Il peut ensuite animer son modèle, c'est-à-dire déclencher l'activation des agents qui évoluent en fonction de leur définition. Un ensemble d'"instruments de mesure " sont disponibles pour suivre l'évolution des grandeurs définissant le système. Ces mesures étant directement digitalisées, elles peuvent être traitées numériquement à la volée ou en différé. Il est possible de modifier l'environnement et les agents au cours de la simulation ce qui ajoute beaucoup de souplesse à l'utilisation du laboratoire virtuel. On peut ainsi faire varier dynamiquement un paramètre ou ajouter un élément à la simulation en cours.
Le laboratoire virtuel, en animant des modèles définis par ailleurs, permet de les confronter à ce que l'on connaît de la réalité, donc à tester la pertinence du modèle ; il permet de confronter plusieurs modèles régissant la dynamique de différents agents, en testant leur cohérence les uns par rapport aux autres ; il permet de confronter des points de vue différents sur un même système, ces points de vue étant émis par des chercheurs de différentes disciplines, chacun avec sa méthode d'analyse, son niveau d'analyse, sa manière d'interpréter et de rendre compte de la dynamique du système ; il permet de prendre conscience de l'émergence de propriétés collectives, de comprendre que ces propriétés émergeantes peuvent être issues de l'action collective de comportements individuels, de montrer qu'une émergence est la conséquence normale de la somme d'activités individuelles.
