過程動畫指的是動畫中物體的運動或變形由用一個過程來描述。在柔性物體的動畫中，物體的形變是任意的，可由動畫師任意控制的；在過程動畫中，物體的變形則基於一定的數學模型或物理規律。最簡單的過程動畫是用一個數學模型去控制物體的幾何形狀和運動，如水波隨風的運動。較複雜的如包括物體的變形、彈性理論、動力學、碰撞檢測在內的物體的運動。另一類過程動畫為粒子和群體的動畫。
粒子系統動畫方面的先驅是Reeves，他於1983年所發表的論文中成功地提出了一種模擬不規則模糊物體的景物生成系統。在他的工作中，造型和動畫連成一體。一個物體由一系列的粒子來表示，根據各自的動畫，每個粒子都要經歷“出生”，“運動和生長”及“死亡”三個階段。動畫劇本不僅可控製粒子的位置和速度，還可控製粒子的外形參數如顏色、大小、透明度等。由於粒子系統是一個有“生命”的系統，它充分體現了不規則物體的動態性和隨機性，因而可產生一系列運動進化的畫面。這使得模擬動態的自然景色如火、雲、水等成為可能。粒子系統已經成功地模擬了電影《Star Trek Ⅱ: The Wrath
of Khan 》中的一系列特技鏡頭。在後續的一篇論文中，Reeves和Blau發展了粒子系統，他們用“volume filling ”基本單元去生成隨時間改變形狀但又基本保持不變的實體，如草葉隨風的飄動,並提出了一個巧妙的繪製模型。該方法曾用來生成電影《The Adventures of Andre and Wally
B. 》中的三維森林和草的背景。粒子系統的一個主要的優點是數據庫放大的功能，比如Reeves聲稱用三個基本的描述便可生成由百萬個粒子構成的森林景色。 Peachey和Fournier用粒子系統去模擬由風引起的泡沫和濺水的動畫，也取得了很好的效果。最近，Reed等人用粒子系統成功地模擬了閃電。粒子系統的思想現在已成功地應用於著名動畫軟件Alias|Wavefront中。電影《龍捲風》中許多出神入化的效果就是採用Alias|Wavefront軟件的粒子系統製作出來的。它所模擬的火光、煙霧等特殊光效已廣泛應用於電影行業並多次榮獲大獎。 Softimage公司也不甘示弱，推出了專門的粒子系統模塊Particle。
在生物界，許多動物如鳥、魚等以某種群體的方式運動。這種運動既有隨機性，又有一定的規律性。 Reynolds提出的群體動畫成功地解決了這一問題。 Reynolds指出，群體的行為包含兩個對立的因素，即既要相互靠近又要避免碰撞。他用三條按優先級遞減的原則來控制群體的行為：①碰撞避免原則，即避免與相鄰的群體成員相碰；②速度匹配原則,即盡量匹配相鄰群體成員的速度；③群體合群原則,即群體成員盡量靠近。
最近幾年，布料動畫成了人們感興趣的研究課題。布料動畫不僅包括人體衣服的動畫，還包括旗幟、窗簾、桌布等的動畫。布料動畫的一個特殊應用領域為時裝設計，它將改變傳統的服裝設計過程，可讓人們在衣服做好之前看到服裝的式樣和試穿後的形態。 1986年，Weil提出了一種基於幾何的布料物體造型方法。他把布料懸掛在一些約束點上，基於懸鏈線計算出布料自由懸掛時的形狀。顯然，該方法不能模擬衣服的縐褶。其它的幾何方法有，Hinds提出的基於等距面的交互服裝設計系統，Kunni提出的採用奇異性理論模擬衣服和縐褶的方法。基於幾何的方法不考慮布料的質量、彈性係數等物理因素，因而很難逼真地生成布料的動畫。近幾年，研究者們更多地用基於物理的方法去模擬。基於彈性理論，Terzopoulos等人提出了一種描述曲面的運動變形方法。該方法基於以動力學微分方程，把物體形狀和運動的描述統一起來。作為實例，他們模擬了旗幟的飄動和地毯的墜落過程。 Terzopoulos的方法基於Lagrange形式的變分原理，而Aono的方法則基於彈性理論的平衡方程和D'Alembert原理，他的方法更多地考慮了材料的物理參數和纖維特徵，因而更易控制。 Carigan等人擴展了Terzopoulos的方法，很好地模擬了一個穿著衣服的演員的動畫。 Breen等把布理解成由一系列線穿梭成的交叉點，根據“interacting particle”方法，提出了一個絲織布料的理論模型，很好地模擬了布的懸掛效果，並應用於CAD。 Breen等模擬了由某種特定的纖維編織成的布放於別的物體上的形態。通過一種稱為“Kawabata Evaluation System”的纖維測試設備去微調前面的模型，他們能預測較大範圍內纖維編織物的懸掛形態。在布料動畫中，一個瓶頸問題是系統的時間步長必須足夠小，從而避免數值計算的不穩定。通過隱式積分方法，Baraff等人提出了一種可以採用大時間步長的衣服仿真係統。他們的結果被刊載在今年Siggraph的封面上，效果非常逼真。
水波是動畫網頁設計經常要模擬的效果。一個簡單而有效的方法是用正弦波，動畫效果可通過對諸如振幅、相位等參數來設置。 Fourier合成方法是模擬生成許多自然現象的有效方法，Schachter用餘弦函數去調製平面的顏色, 並用於飛行模擬。 Gardner用三維Fourier波來模擬雲、樹和地形也取得了較好的效果。水波可以用平行波，一種三維空間的正弦波狀曲面來造型。 Mastin等人提出的水波模型更細緻地反映了水波的物理過程。他們指出，海洋波是一種複雜的波形，受風傳遞的動量所影響，頻譜成分能量的傳遞是一個非線性的過程，可用由觀測數據而得的Pierson-Moskowitz模型去模擬。但是，Fourier合成方法只適合於深水區域波的模擬，而實際波的側面輪廓線經常是多值的、連續改變形狀的。 Peachey和Fournier模擬了隨水深不同而有不同傳播速度的波，並模擬了濺水和泡沫。依據他們的方法，波在淺水區域減慢，較好地模擬了接近海灘的水波。在波的傳播方向，波的截面輪廓線不一定是正弦波，受風驅動的波其形狀是風速的函數。風速加快時，波峰變陡，正弦波只適合於小振幅的情況。 Fournier的方法模擬了由風引起的波峰的改變。 Alias軟件能模擬非常逼真的水波效果。
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