בעיות אופטימיזציה רבות נפתרות בטבע בדרכים שונות ע"י תהליכים ביולוגיים או פיזיקאליים שונים.
מדעני מחשב המציאו מגוון אלגוריתמים תוך חיקוי תהליכים אלו. למשל:
אלגוריתמים גנטיים שמחקים את התהליכי הרבייה ע"פ תורת דרווין.
אלגוריתמי אופטימיזציה כגון "קן הנמלים" או "כוורת הדבורים" או "הזאבים האפורים" שמחקים התנהגות של קבוצות בעלי החיים בטבע.
אלגוריתם Simulated Annealing שמדמה עבודת נפחות על מתכת
אלגוריתם Multi-Verse Optimizer שמדמה התנהגות של כוכבים מתים