Hierbei wird ein Instrument virtuell geformt. Es gibt verschiedene Klangerreger wie Saite (Gitarre, Klavier, Geige, etc.), Holzblättchen (Klarinette), Lippen (Trompete), Teilung des Luftstroms (Flöten), etc. Der Weg dieser Schwingungen durch einen Resonanzkörper (z.B. Geigenkorpus) wird simuliert; alle Wege und Reflexionen der Schwingung werden berechnet. Hierdurch ist ein sehr natürliches Klangbild und eine realistische Spielart eines Instruments möglich. Die Parameter der Synthese bewegen sich in einem erträglichen Rahmen, allerdings können schon kleine Änderungen ein "`Zusammenbrechen des Klanges"' nach sich ziehen. Zur Programmierung einer Geige sind also Kenntnisse eines Geigenbauers erforderlich. So hat auch die Firma Yamaha, die als erstes PM eingesetzt hat, am Gerät keinen Zugriff auf die Basisalgorithmen (Charakterisierung einer Instrumentengruppe) zugelassen. Für diese Algorithmen stehen Entwicklungssysteme bereit und können über Disketten in die Endgeräte geladen werden. Zur Zeit sind diese Geräte noch in der gehobenen Preisklasse (;SPMgt;10.000DM). Das billigste Gerät ist zweistimmig, was bei dem heutigen GM-Standard (General MIDI, siehe Kapitel 7.5.2) - 24 bis zu 128 Stimmen - an die ersten Analogsynthesizer erinnert. Genauere Beschreibungen des Physical Modeling sind bei [Wae94] und [Brü94] zu finden.