В основе логических моделей представления знаний лежит понятие формальной системы (теории). В них используется исчисление предикатов первого порядка, дополненное рядом эвристических стратегий, когда предметная область или задача описываются в виде набора аксиом. Эти методы являются системами дедуктивного типа, т.е. в них используется модель получения вывода из заданной системы посылок с помощью фиксированной системы правил вывода.

В логических моделях представления знаний отношения, существующие между отдельными единицами знаний, выражаются только с помощью тех средств, которые представляются синтаксическими правилами используемой формальной системы.

Формальные системы имеют и недостатки, которые заставляют искать иные формы представления. Главный недостаток — это «закрытость», их негибкость. Модификация и расширение здесь всегда связаны с перестройкой всей системы, что для практических систем сложно и трудоемко. В них очень сложно учитывать происходящие изменения. Поэтому формальные системы как модели представления знаний используются в тех предметных областях, которые хорошо локализуются и мало зависят от внешних факторов.