Le modèle d'intégration propose que la science et la religion peuvent et doivent être unifiées dans un cadre unique et cohérent de compréhension de la réalité. Cette position soutient que les découvertes scientifiques authentiques et les vérités religieuses véritables, lorsqu'elles sont correctement comprises, forment des aspects complémentaires d'un système de connaissance unifié. Les partisans affirment que les conflits apparents proviennent de malentendus ou de connaissances incomplètes dans l'un ou l'autre domaine, et qu'une investigation plus approfondie révèle une harmonie fondamentale entre les découvertes scientifiques et les insights théologiques. Le modèle implique généralement soit de réinterpréter les textes religieux à la lumière des découvertes scientifiques, soit de reformuler les théories scientifiques pour accommoder les principes religieux, soit de développer de nouveaux cadres synthétiques incorporant les deux domaines.
Le modèle d'intégration a des racines historiques profondes dans la théologie naturelle et la physico-théologie. Les savants musulmans médiévaux comme Ibn Rushd (Averroès) dans son « Faṣl al-Maqāl » (1179) ont argumenté pour l'harmonie entre la philosophie aristotélicienne et la révélation islamique. Thomas d'Aquin a synthétisé la science aristotélicienne avec la théologie chrétienne dans sa « Summa Theologica » (1265-1274). À l'époque moderne, Pierre Teilhard de Chardin dans « Le Phénomène humain » (1955) a tenté d'intégrer la biologie évolutive avec l'eschatologie chrétienne. Les défenseurs contemporains incluent John Polkinghorne dans « Belief in God in an Age of Science » (1998), Alister McGrath dans « A Scientific Theology » (2001-2003), et des savants musulmans comme Nidhal Guessoum dans « Islam's Quantum Question » (2011) qui cherchent à réconcilier les enseignements coraniques avec la cosmologie moderne et l'évolution.
Les critiques de la communauté scientifique soutiennent que l'intégration compromet le naturalisme méthodologique essentiel à l'enquête scientifique. Jerry Coyne dans « Faith Versus Fact » (2015) affirme que les engagements religieux déforment inévitablement l'objectivité scientifique. Du côté religieux, Karl Barth a averti que la théologie naturelle dilue la transcendance de la révélation divine. Seyyed Hossein Nasr argue que le réductionnisme quantitatif de la science moderne ne peut capturer les dimensions qualitatives sacrées de la réalité. Les défenseurs de l'intégration répondent que le naturalisme méthodologique n'implique pas nécessairement le naturalisme métaphysique, et que la science elle-même repose sur des présuppositions métaphysiques improuvables compatibles avec le théisme. Ils maintiennent qu'exclure les insights religieux appauvrit notre compréhension de la réalité, tout en reconnaissant que l'intégration doit respecter l'intégrité méthodologique de chaque discipline.
Le modèle d'intégration diffère du modèle d'indépendance (NOMA) en rejetant la séparation de la science et de la religion en domaines non-chevauchants, insistant plutôt sur leur unité potentielle. Contrairement au modèle de dialogue, qui maintient les frontières disciplinaires tout en encourageant la conversation, l'intégration cherche une synthèse substantielle. Il s'oppose à la thèse du conflit en niant l'incompatibilité inhérente, et va au-delà du principe de complémentarité en cherchant non seulement l'enrichissement mutuel mais l'unification réelle de la connaissance.