A „művelet” kifejezés az operációkutatás tudományágának kulcsfogalma, ahogyan azt már maga az elnevezés is sugallja. A tudományágon belül azonban a kifejezés szigorúan meghatározott jelentést hordoz. Mivel az operációkutatást eredetileg a katonai döntéshozatal támogatására fejlesztették ki, a kifejezés jelentésében közelebb áll a „hadművelet” fogalmához. Az operációkutatásban a modellezés tárgya maga a művelet — egy célirányos és irányított tevékenység, amely adott korlátozások mellett meghatározott erőforrás-készletet alkalmaz.
A művelet egységes terv által vezérelt, szervezett cselekvéssor, amely egy kitűzött cél elérésére irányul (Wentzel, Je. Sz.).
E meghatározás alapján két jellemzőre érdemes figyelmet fordítani.
Az első jellemző az, hogy a művelet természeténél fogva tevékenységalapú; három összetevőre épül: a célra, az eszközökre és a tevékenység tárgyára (arra, amire a tevékenység irányul).
A második jellemző az, hogy a művelet ábrázolható cselekvések rendszereként vagy célirányos rendszerként. Az egységesítő terv fogalma egy bizonyos terv létezését és a kidolgozására fordított erőfeszítést feltételezi.
A művelet mindig irányított vállalkozás: a döntéshozó (DH) határozza meg, hogyan válassza ki a művelet bizonyos paramétereit, és e paraméterek megválasztása befolyásolja a cél elérését. A döntéshozótól függő paraméterek konkrét megválasztása alkotja a döntést. Az optimális döntés az, amely valamely kritérium alapján előnyösebb az alternatíváknál. Az operációkutatás módszereit az optimális döntések minőségi és mennyiségi megalapozására dolgozták ki.
A műveletek méretének és összetettségének növekedésével egyre gyakrabban merülnek fel a „bonyolult rendszerek” — vagyis a hierarchikus elv szerint szerveződő, nagyszámú elemből és alrendszerből álló rendszerek — optimális irányításának problémái. Az operációkutatás szorosan kapcsolódik a rendszerszemlélethez és a döntéselmélethez.