On peut dire que la recherche opérationnelle emploie la méthode scientifique pour étudier et expliquer des phénomènes liés aux systèmes fonctionnels, car cette discipline étudie un éventail spécifique de phénomènes du monde réel. Ces systèmes comprennent fréquemment des personnes et des mécanismes qui opèrent dans des conditions réelles, le mot « mécanisme » étant employé dans un sens suffisamment général pour englober tous les cas — depuis les dispositifs mécaniques communément désignés par leur nom, jusqu’aux structures sociales complexes fonctionnant selon des règles établies.
La discipline scientifique connue sous le nom de recherche opérationnelle observe les phénomènes réels liés aux systèmes fonctionnels, élabore des théories (que de nombreux chercheurs appellent modèles) destinées à expliquer ces phénomènes, utilise ces théories pour décrire ce qui se produira lorsque les conditions changeront, et vérifie les prédictions par de nouvelles observations.
Ainsi, la recherche opérationnelle est une science, car elle utilise la méthode scientifique pour obtenir des connaissances pertinentes et se distingue des autres sciences par son objet d’étude. Elle examine des phénomènes liés aux systèmes fonctionnels de manières rarement abordées par d’autres sciences.
L’émergence de la recherche opérationnelle en tant que discipline scientifique a été motivée par le besoin urgent de résoudre d’importants problèmes pratiques. Lors de sa formation et de son développement, les scientifiques qui menaient les études correspondantes ont non seulement posé les fondations d’une nouvelle orientation scientifique, mais ont aussi appliqué leurs résultats à la résolution de problèmes pratiques. Au cours de la deuxième et de la troisième décennie de son existence, les groupes de recherche opérationnelle se sont développés et diversifiés dans leurs domaines d’intérêt. Cependant, le lien étroit entre les aspects de recherche et les aspects pratiques de leur travail est resté une caractéristique de la discipline : le terme « recherche opérationnelle » souligne précisément leur inséparabilité. Ainsi, la recherche opérationnelle englobe à la fois l’étude scientifique des systèmes et les types correspondants d’activité technique orientée vers la mise en œuvre pratique des résultats de ces études.
Cependant, ces aspects appliqués de la recherche opérationnelle ne consistent pas seulement en une simple application des connaissances obtenues grâce à la théorie, mais exigent également un élément créatif (orienter le travail dans les directions souhaitées), ainsi qu’une compétence professionnelle et une expertise pratique de conception (dirigées vers l’accomplissement des tâches requises ou la résolution de problèmes importants). En outre, il est important de veiller à la mise en œuvre des résultats.