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Das World3-Modell ist stark kritisiert worden. Sowohl die Schöpfer des Modells selbst, einige Ökonomen sowie weitere ganz unterschiedliche Quellen übten und üben Kritik daran.

Einer der Hauptkritikpunkte des Modells ist, dass die Wirklichkeit der Welt ab der ersten Veröffentlichung des Modells in den 1970er-Jahren nicht korrekt vorausgesagt worden sei. Diese Kritik ist im Allgemeinen falsch, da beispielsweise die Hauptvoraussage (Überschreiten der Wachstumsgrenzen mit anschließendem Kollaps) im Standardlauf des Modells nicht vor dem Jahr 2015 eintritt. Für die anderen Voraussagen gilt ähnliches. Das Modell errechnet, dass die Menschheit ungefähr ein Jahrhundert nach der Veröffentlichung des Buches, d. h. etwa 2072, bei Missachtung der grundlegenden Grenzen des Wirtschaftswachstums mit äußerst ernsten ökologischen Problemen zu rechnen habe. Diese Probleme werden nach dem Modell in den 2030er und 2040er Jahren beginnen, offensichtlich zu werden. Zudem sagen einige der anderen Läufe im Modell sogar spätere Zeitpunkte für den Anfang des Zusammenbruchs voraus. Das 1992 verfasste Buch Die neuen Grenzen des Wachstums beschreibt mehrere Werte des Modells, die geändert werden mussten, um das seit dieser Zeit Beobachtete darstellen zu können. Keine jener Änderungen ist ausreichend, um die allgemeinen qualitativen Schlussfolgerungen zu ändern, wie sie von der Gruppe um Meadows gezogen wurden.

Da die Erfinder des Modells mit ihm am vertrautesten sind, gilt ihre Kritik als die relevanteste. Im Buch Groping in the dark: The First Decade of Global Modelling (Seite 129) schreibt Donella Meadows sinngemäß:

• das konstante Kapitalausgabe-Verhältnis (das keine abnehmenden Grenzerträge des Kapitals annimmt),
• die residiale Natur der Investmentfunktion,
• der im Allgemeinen unbedeutende Beitrag der Arbeitskraft zur Gesamtfunktion.

Allerdings sah Donella Meadows kaum Probleme in den grundlegenden qualitativen Annahmen, so dass diese von anderen Autoren überprüft wurden.

Eine detaillierte Kritik des Modells ist in dem 1973 erschienenen Buch Models of Doom: A Critique of the Limits to Growth von H. S. D. Cole und Christopher Freeman zu finden.

Sowohl Julian L. Simon als auch Bjørn Lomborg haben die im Modell enthaltenen Annahmen diskutiert. Die erste von ihnen kritisierte Annahme ist diejenige endlicher natürlicher Vorräte. Das Modell enthalte eine harte Grenze und sehe keinen Übergang zu Ersatzrohstoffen vor. Des Weiteren seien die Grenzen des landwirtschaftlichen Systems ungültig, da sie auf der limitierten Menge an Land beruhen. Jedoch sei dies ein Widerspruch, da das Modell erlaube, mehr Nahrungsmittel mit der gleichen Menge an Land durch Steigerungen anderer landwirtschaftlicher Einflussgrößen (wie Düngemittel) zu produzieren.

Die Kritikpunkte am Modell sind nicht von der Hand zu weisen. Jedoch selbst bei Unterstellung unbegrenzter natürlicher Ressourcen prognostiziert das Modell einen Zusammenbruch aufgrund der Umweltverschmutzung. Das Modell kann daher ebenso wie seine Grundannahme (nämlich existierender Wachstumsgrenzen) nicht als widerlegt gelten.