Foruden endelige beregninger er der også de principielt set uendelige beregninger som vi forventer fra det operativsystem der administrerer de fleste datamater. Vi skal her kalde dem processer. Det interessante ved processer er at man kan sammensætte to eller flere processer og derved opnå een process, eller omvendt: at man kan dissekere een process ned i mange underprocesser. Og da opstår behovet for synkronisering og kommunikation mellem processer og for hvilke former for sammensætning man kan operere med: ``ægte'' parallellitet (samtidighed) mm. Hvor to (eller flere, N) processer begge er istand til at synkronisere med og bevirke kommunikation med en `tredie' process (for eksempel een blandt M andre processer) -- som i givet fald godt kan være een af de N processer -- opstår derfor spørgsmålet: hvilke processer udvælges, er selekteringen deterministisk eller såkaldt ikke-deterministisk, afgøres valget udefra processerne (eksternt), eller indefra, blandt processerne: de N+M? Teoretiske modeller som Petri Net og Process Algebraer udgør et hovedemne i den teoretiske datalogi. Studiet af disse benytter sig af matematik som sit vigtigste værktøj -- hvor modellerne selvfølgelig er motiveret i rent fysiske forhold.
Der finder en vigtig forskning sted ved IT/DTU af dette område (lektor Hans Henrik Løvengreen).
Dernæst er der de mange specialdiscipliner indenfor den teoretiske datalogi som beskæftiger sig med beskrivelse af data, beregninger og processer. Man kan dele disse op i model- hhv. bevisteoretiske beskrivelser.