将地基和坝体划分为有限数量的单元，以节点相连接，用离散模型代替连续体结构进行坝内各单元的应力和变位计算，能正确反映施工过程对应力的影响，能解决复杂边界条件和材料不均匀的问题，适用而有效，但计算量相当大，必须借助于计算机才能完成。
有限单元法的适应性很强，通过采用不同的单元，可以在不同的精度上求解。例如在分析圆筒面薄壳拱坝时，可用矩形板单元；对于双曲薄拱坝，为适应不规则的外形和边界条件，常采用三角形板单元；对于厚度较大、外形复杂、地基不均匀的拱坝，可采用较精确的三维有限元法分析。
三维有限元分析适用于任何形状的拱坝，可以包括一定范围的基岩，如图所示。基岩可以是非均质或各向异性的，可以考虑任何性质的荷载，如基岩和坝体内部的渗流体积力、自重、温度荷载、灌浆和预应力、地震力等，并可以考虑塑性和开裂等非线性影响，也可用于动力分析。三维有限元分析主要可分为四面体和六面体等参数单元两大类。四面体单元的优点是刚度矩阵简单，但必须划分较多数量的单元才能得到较好的成果。六面体单元，尤其是20结点等参数单元，由于其计算精度高，外形为曲面六面体，能适应复杂的几何形状，在大型拱坝或重要的拱坝中，应用尤为广泛。