数字孪生起源于工业领域。面对快速变化的市场和竞争环境，传统的实体“试错法”已难以满足竞争的需要，基于数字仿真的“模拟择优法”应运而生。它依托基于模型的产品定义（MBD）、全数字化样机、数字孪生体等一系列新技术、新理念，通过推动产品研发、验证、制造、服务业务在赛博空间的快速迭代，实现研发生产效率的大幅提升。
数字孪生以数字化方式拷贝一个物理对象，模拟对象在现实环境中的行为，对产品、制造过程乃至整个工厂进行虚拟仿真，从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率。
与传统的产品设计不同，数字孪生技术在虚拟的三维空间里打造产品，可以轻松地修改部件和产品的每一处尺寸及调节装配关系，使得产品几何结构、装配可行性、流程可实行性等验证工作大为简化，可以大幅度减少迭代过程中的物理样机的制造次数、时间和成本。
据 Gartner 预测，到2021 年，全球 50％的大型工业企业将会使用数字孪生技术，效率将可提高10％。尤其是制造业和工程行业的公司，如果想要在竞争中保持领先地位，就需要考虑将实施数字孪生技术纳入公司的智能发展战略中。
数字孪生的真正功能在于能够在物理世界和数字世界之间全面建立准实时联系，实现物理世界与数字世界互联、互通、互操作，构建虚拟世界对物理世界描述、诊断、预测、决策新体系，优化物理世界资源配置效率。
从具体实现路径来看，数字孪生首先对物理对象各类数据进行集成，是物理对象的忠实映射。其次，数字孪生存在于物理对象的全生命周期，与其共同进化，并不断积累相关知识。最后，数字孪生不仅对物理对象进行描述，而且能够基于模型优化物理对象，最终实现对物理世界的改造。