Le terme « opération » est le concept clé de la discipline de la recherche opérationnelle, comme son nom même le suggère. Au sein de la discipline, cependant, ce terme revêt un sens strictement défini. Comme la recherche opérationnelle a été initialement développée pour appuyer la prise de décision militaire, le terme se rapproche par son sens de « opération militaire ». L’objet de la modélisation en recherche opérationnelle est une opération — une activité ciblée et contrôlée qui met en œuvre un ensemble déterminé de ressources sous des contraintes données.
Une opération est un enchaînement organisé d’actions régies par un plan unique et orienté vers l’atteinte d’un objectif énoncé (Ventsel, E. S.).
À partir de cette définition, deux caractéristiques méritent d’être relevées.
La première caractéristique est qu’une opération est intrinsèquement fondée sur l’activité ; elle repose sur trois composantes : l’objectif, les moyens et l’objet de l’activité (ce vers quoi l’activité est dirigée).
La seconde caractéristique est qu’une opération peut être représentée comme un système d’actions ou comme un système orienté vers un objectif. La notion de plan unificateur suppose l’existence d’un certain plan et l’effort consacré à son élaboration.
Une opération est toujours une entreprise contrôlée : un décideur (DM) détermine comment sélectionner certains paramètres de l’opération, et le choix de ces paramètres influe sur l’atteinte de l’objectif. Le choix particulier des paramètres qui dépendent du décideur constitue une décision. La décision optimale est celle qui, selon un critère ou un autre, est préférable aux alternatives. Les méthodes de la recherche opérationnelle sont conçues pour la justification qualitative et quantitative des décisions optimales.
À mesure que les opérations gagnent en ampleur et en complexité, on se trouve de plus en plus confronté à des problèmes de contrôle optimal de « systèmes complexes » — systèmes comprenant un grand nombre d’éléments et de sous-systèmes organisés selon un principe hiérarchique. La recherche opérationnelle est étroitement liée à l’approche systémique et à la théorie de la décision.