Az operációkutatás (OR) olyan tudományág, amely a matematikai modellezésen és különféle heurisztikus megközelítéseken alapuló optimalizálási módszerek kidolgozásával és alkalmazásával foglalkozik.
Az operációkutatás módszereit olyan helyzetekben alkalmazzák, amikor egy célirányos vállalkozást kell megszervezni, és ez többféleképpen is megvalósítható — vagyis amikor a döntést a lehetséges alternatívák közül kell kiválasztani. Minden alternatívának megvannak a maga előnyei és hátrányai, és az adott körülmények között nem azonnal nyilvánvaló, melyik alternatíva előnyösebb, és miért.
Az operációkutatás célja, hogy előzetes mennyiségi megalapozást nyújtson az optimális döntésekhez, egy eredményességi mérőszámra támaszkodva. Maga a döntéshozatal az operációkutatás hatókörén kívül esik, és a felelős döntéshozó (DM) hatáskörébe tartozik.
Az operációkutatás módszerei a jól strukturált problémák esetén hatékonyak. A jól strukturált (vagy jól formalizálható) problémák mennyiségi megfogalmazást tesznek lehetővé; legfontosabb összefüggéseiket formális modellek fejezik ki, és szimbolikus formában jelenítik meg, ahol a szimbólumok számértékeket vesznek fel. Az operációkutatás módszertana a számításokon túl nagy figyelmet fordít a probléma megfogalmazásának folyamatára, a matematikai modellek kiválasztására, valamint a számítási eredmények értelmezésére és megértésére.
Az operációkutatás munkájának nagy része matematikai programozási módszereken alapul. A tisztán matematikai módszerektől eltérően ezek eszközöket biztosítanak a probléma megfogalmazásához, és megadják a megvalósítható megoldási tartományt, valamint a megoldási alternatívákat. Ezenkívül egy matematikai programozási modell több kritériumot is figyelembe tud venni (célfüggvény és korlátozások formájában), ami növeli a döntéshozatal objektivitását.
A matematikai programozási modellekre irányuló ág mellett az operációkutatás magában foglalja a matematikai statisztikán és a valószínűségszámításon alapuló módszereket és modelleket is. Az operációkutatás módszerei közé tartozik továbbá a játékelmélet, a matematikai logika, a gráfelmélet és a diszkrét matematika egyéb módszerei.
Ennek eredményeként az operációkutatásnak számos önálló ága alakult ki, amelyek mindegyike különböző módszerek alkalmazásán alapul: készletgazdálkodás, berendezéscsere, erőforrás-elosztás és ütemezés — vagyis a matematikai programozás fő megfogalmazásaiban gyökerező feladatosztályok —, valamint a sorbanállás-elmélet, a konfliktusok és versengés játékelméleti modelljei és mások.