オペレーションズ・リサーチ（OR）とは、数理モデリングとさまざまなヒューリスティックな手法に基づく最適化手法の開発と応用を扱う科学的な学問分野である。
オペレーションズ・リサーチの手法は、目的をもった活動を組織する必要があり、しかもその実施方法が複数ありうる状況、すなわち、いくつかの選択肢のなかから決定を選ばなければならない状況において用いられる。それぞれの選択肢には一定の長所と短所があり、置かれた状況のもとで、どの選択肢がなぜ望ましいのかは直ちには明らかにならない。
オペレーションズ・リサーチの目標は、有効性の尺度に基づいて、最適な決定に対する予備的な定量的根拠を与えることである。決定を下す行為そのものはオペレーションズ・リサーチの範囲の外にあり、責任を負う意思決定者（DM）の権限に属する。
オペレーションズ・リサーチの手法は、良構造の問題に対して有効である。良構造の（十分に形式化しうる）問題は定量的な定式化を許し、その最も本質的な依存関係は形式的なモデルによって表現され、記号が数値をとる記号的な形式で記述される。オペレーションズ・リサーチの方法論は、計算そのものに加えて、問題を定式化するプロセス、数理モデルの選択、そして計算結果の解釈と理解に大きな注意を払う。
オペレーションズ・リサーチの作業の多くは、数理計画法の手法に基づいている。純粋に数学的な手法と異なり、数理計画法は問題を定式化するための道具を与え、実行可能領域と複数の解の候補をもたらす。さらに、数理計画法のモデルは、目的関数と制約という形で複数の基準を考慮することができ、それによって意思決定の客観性が高まる。
数理計画モデルを志向する流れと並んで、オペレーションズ・リサーチには数理統計学と確率論に立脚した手法とモデルも含まれる。また、ゲーム理論、数理論理学、グラフ理論をはじめとする離散数学の手法も、オペレーションズ・リサーチの手法に数えられる。
その結果、それぞれ異なる手法の適用に立脚した独立した分野が、オペレーションズ・リサーチのなかにいくつも形成された。在庫管理、設備更新、資源配分、スケジューリング——すなわち数理計画法の主要な定式化に由来する問題群——のほか、待ち行列理論、対立と競争のゲーム理論的モデルなどである。