تحقیق در عملیات معمولاً در قالب عناوینی چون علم مدیریت، روشهای مقداری، تحلیل مقداری و علم تصمیمگیری نیز بیان میگردد. عبارت تحقیق در عملیات معمولاً به صورت مخفف OR نوشته میشود. تحقیق در عملیات یک رویکرد علمی است که در صدد حل مسائل مدیریتی است و هدف آن کمک به مدیران، جهت تصمیمگیری بهتر است. تحقیق در عملیات بر مجموعهای از فنون ریاضی تأکید دارد که یا در حوزه علم مدیریت توسعه یافتهاند یا از سایر رشته های علوم همانند ریاضی، طبیعی، آمار و مهندسی اقتباس شدهاند. تحقیق در عملیات یکی از زیرشاخههای ریاضیات کاربردی است و جنبه های کاربردی آن در مهندسی صنایع نیز مورد توجه قرار میگیرد. ریاضیات کاربردی به متخصصان امکان میدهد تا جنبههای نظری تحقیق در عملیات را بررسی کرده و آن را گسترش دهند و توانایی ایجاد و توسعه تحقیق در عملیات را فراهم کنند. باید به خاطر داشت که تحقیق در عملیات چیزی بیش از مجموعه ای از فنون ریاضی است. این علم نیز همانند سایر علوم با مسائل و مشکلات به طریق منطقی برخورد میکند. نگاه OR به مسائل مدیریتی یک نگاه سیستماتیک و منطقی است.
ابزارهای اصلی استفاده شده توسط تحقیق در عملیات مدلسازی ریاضی، بهینهسازی، آمار، نظریه گراف، نظریه بازیها، نظریه صف، آنالیز تصمیمگیری و شبیهسازی است. به دلیل ماهیت محاسباتی این شاخه، OR با علوم کامپیوتر پیوند دارد و تحلیلگر تحقیق در عملیات معمولاً از نرمافزار ها یا کد های اختصاصی استفاده میکنند که توسط خودشان یا همکارانشان ایجاد شدهاند.
ویژگی بارز تحقیق در عملیات نگاه کلی آن به سیستمها و بهبود آن است و به جای آنکه بر یک یا چند جزء سیستم تمرکز کند تمام سیستم را مد نظر قرار میدهد. تحلیلگران تحقیق در عملیات معمولاً با مسائل جدیدی مواجه میشوند و باید تشخیص دهند که کدامیک از روشها بیشتر با ساختار سیستم، اهداف بهبود و قیدهای زمانی و توان محاسباتی منطبق است. به همین دلیل (و دلایل دیگر) نقش نیروی انسانی در تحقیق در عملیات حیاتی است. همانند ابزارهای دیگر، تکنیکهای OR به تنهایی قادر به حل مسائل نیستند.