Istilah “operasi” adalah konsep kunci dalam disiplin riset operasi, seperti tersirat dari namanya sendiri. Namun, dalam disiplin ini istilah tersebut memiliki makna yang didefinisikan secara ketat. Karena riset operasi awalnya dikembangkan untuk mendukung pengambilan keputusan militer, istilah ini lebih dekat maknanya dengan “operasi militer”. Objek pemodelan dalam riset operasi adalah operasi — sebuah kegiatan yang bertujuan dan terkendali, yang menggunakan sekumpulan sumber daya tertentu dengan kendala yang telah ditetapkan.
Operasi adalah suatu tindakan terorganisasi yang diatur oleh satu rencana tunggal dan diarahkan pada pencapaian tujuan yang telah ditetapkan (Wentzel, Ye. S.).
Berdasarkan definisi ini, ada dua ciri yang perlu diperhatikan.
Ciri pertama adalah bahwa operasi pada dasarnya berbasis kegiatan; ia bertumpu pada tiga komponen: tujuan, sarana, dan objek kegiatan (yaitu, sesuatu yang menjadi arah kegiatan tersebut).
Ciri kedua adalah bahwa operasi dapat direpresentasikan sebagai suatu sistem tindakan atau sebagai sistem yang berorientasi pada tujuan. Konsep rencana pemersatu mengandaikan adanya suatu rencana tertentu serta upaya yang dicurahkan untuk menyusunnya.
Operasi selalu merupakan usaha yang terkendali: seorang pengambil keputusan (DM) menentukan cara memilih parameter tertentu dari operasi, dan pemilihan parameter tersebut memengaruhi pencapaian tujuan. Pemilihan spesifik atas parameter yang bergantung pada DM inilah yang membentuk suatu keputusan. Keputusan optimal adalah keputusan yang, menurut satu kriteria atau lainnya, lebih diutamakan dibandingkan alternatif lainnya. Metode-metode riset operasi dirancang untuk memberikan justifikasi kualitatif dan kuantitatif atas keputusan optimal.
Ketika operasi berkembang dalam skala dan kompleksitas, orang semakin dihadapkan pada masalah pengendalian optimal atas “sistem kompleks” — sistem yang terdiri atas sejumlah besar elemen dan subsistem yang tersusun berdasarkan prinsip hierarki. Riset operasi memiliki keterkaitan erat dengan pendekatan sistem dan teori keputusan.