オペレーションズ・リサーチを大きく後押ししたのは、複雑で目的をもったプロセスは一体的な全体として研究され解決されなければならない、という認識であった。全体の問題の個々の部分についての解は互いに切り離されたものになってしまう一方で、実務はすべての部分的な解の統一を求めたからである。

当初「オペレーションズ・リサーチ」は、問題をその構成部分に切り分けることなく一つの全体として分析する方法を練り上げることに限られていた。初期のこれらの研究のもう一つの際立った特徴は、学際的なチームによるアプローチを用いたことである。その本質は、関係するすべての専門家を一か所に集めることではなく、量的な方法を使いこなし、どの単一の分野にも本来そなわる狭い視野から自由なグループを作ることにあった。このアプローチは二つの現実を反映していた。第一に、量的な方法を管理の科学に持ち込む必要、第二に、のちに「オペレーションズ・リサーチ」と呼ばれるようになる領域における方法（と専門家）の不足である。

その後「オペレーションズ・リサーチ」は、さまざまな専門の科学者による共同の活動から、科学と組織的実践の独立した部門へと発展し、その過程で二つの主要な方向に分かれた。

その第一は、管理において最も頻繁に出会う下位問題——オペレーションに参加する個々の人間の振る舞いを考慮する必要をある程度まで免れうる問題——のための数理モデルの構築と結びついている。ここで「オペレーションズ・リサーチ」の数学的理論の主要な問題が特定され、それにともなってこの領域で働く科学者のいっそうの専門化が進んだ。

管理者が解く問題の多くは、こうした課題に分類できる。たとえば次のものである。

在庫管理。保管に一定の費用がかかることを前提に、「保管される」資源（人的、物的、財務的、原材料などの資源）の必要な規模を定めることにかかわる。
限られた資源を、それぞれ異なる効率でそれを用いるさまざまな消費者のあいだに配分すること。
待ち行列問題。課題を厳密な順序に配分し、あるプロセスを形成し、優先順位の規則を立てることを含む。
経路の選択と、時間にわたる作業の日程計画。
老朽化した設備の更新にかかわる問題。
可能性を（しらみつぶしにではなく）合理的に列挙することによって解を見いだすこと。
競合問題、すなわちゲーム理論の問題。オペレーションの帰結が主体の振る舞いだけでなく、主体と目標が相反する相手の振る舞いにも左右される状況において、合理的な行動戦略を研究する。

こうして「オペレーションズ・リサーチ」の方法は、さまざまな種類のオペレーションとプロセスに適用されるようになり、分析の対象に応じて異なるアプローチと多様な数学の道具（数理計画法、組合せ的モデリング、統計的モデリングの方法）が用いられた。数学の道具とならんで、「オペレーションズ・リサーチ」ではヒューリスティックな方法も用いられた。

目標に向けられた行動（オペレーション）を分析し、解を主として量的に比較評価する方法を練り上げるにあたって、「オペレーションズ・リサーチ」はシステム方法論に立脚している。この方法論によれば、研究される現象は、特定の目的を達成するために作られた、相互作用する要素の集まりを表すシステムとみなされる。

「オペレーションズ・リサーチ」の立場から具体的なオペレーションや現象を分析することには、現象の数理モデルを構築すること、モデルを分析して解を探索すること、モデルと解が現象に適合しているかを検証すること、モデルと解に必要な調整（「チューニング」）を加えること、そして最後に選ばれた解を実践に適用することが含まれる。

この方法の数学的な問題と密接に関係しながら（形式的にはその一部ではないが）、いわゆる計画とマネジメントのネットワーク手法という大きな領域がある。ネットワーク手法とネットワークシステムの発展は、日程計画のモデルを研究する「オペレーションズ・リサーチ」の部門と密接に結びついている。これらの手法は、複雑な多段階のオペレーションを記述し、モデル化し、分析するための、新しくきわめて便利な言語を見いだすことを可能にした。とりわけ、モデリングと運用管理のネットワーク手法である CPM——「クリティカルパス法」——と PERT——「プログラム評価・レビュー技法」——がそれにあたる。

さまざまな形式化された管理システム、長期計画、プログラミング、予測の方法が現れたのは、管理が膨大な情報量と数千の要因に直面し、従来の管理の組織のもとではそれらを考慮し、評価し、統合することが不可能であるという状況において、正しい意思決定の条件を作り出す必要によってであった。

何人ものアメリカの心理学者の研究が示したところによれば、人は十を超える変数あるいは相互に矛盾する要因を、あるいは同じ次元の二十を超える要因を考慮しなければならない場合、決定を下すことに困難を覚える。しかし最適な解は、当の管理階層にいる人がこの課題をこなせるかどうかにかかわらず、すべての要因を考慮し分析することからしか生じえないのだから、問題を下位問題と下位課題に分ける必要が客観的に生じる。現存する大半のプログラミングシステムの根底にある主要な原則は、課題を論理的に分解することからなる。その前提は、要因の数あるいは情報量を、人が評価しうる水準まで減らす必要であった。

「オペレーションズ・リサーチ」の第二の方向は、いくぶん異なる筋道で発展した。そこで重んじられたのは、管理の問題を数学化し厳密科学の方法を導入することよりも、むしろ「新鮮な」「先入観のない」研究チームを用いて、オペレーションを一つの全体として研究する原則を適用することであった。システムエンジニアリングの登場はこの方向と結びついている。「オペレーションズ・リサーチ」の方法で管理のプロセスを研究した科学者の多くが、のちにこの種の探究の枠を超えていったことは指摘しておくべきである。その関連で彼らは、この方法を基礎とする科学分野についてますます広い定義を提案し、それがしばしば用語上の混乱を招いた。

多くのアメリカの専門家が認めているように、「オペレーションズ・リサーチ」は全体として、新しい管理の科学をつくり出すきわめて重要な一歩ではあったが、それでも扱う問題の範囲は比較的狭かった。さらに数学的な専門化が進むにつれて、「オペレーションズ・リサーチ」を応用数学の特殊な部門とみなす——すなわち、固有の研究対象をもつ独立した科学分野をなすとは考えない——傾向が現れた。

そのため一九五〇年代の初頭にはすでに、数学的方法の適用を前提とする管理の問題の固有性を、より正確に定義しようとする活発な探索が始まっていた。ただしそれらの問題自体は、組織とマネジメントの理論の対象に属すべきものである。その結果として、意思決定理論が（管理の科学のなかの）独立した科学分野として立てられた。それは「オペレーションズ・リサーチ」のさらなる発展として構想され、「オペレーションズ・リサーチ」はそれに応じて、意思決定の具体的な方法として解釈された。しかし意思決定理論では（そしてこれが「オペレーションズ・リサーチ」との違いだが）、意思決定のプロセスそのもの、選択の原則の形成、質の基準の練り上げ、そしてこれらの原則に合致する解を見いだす方法を定めることに主眼が置かれた。この理論の擁護者は、意思決定こそが管理活動の核心をなし、その固有の特徴を定めると主張する。

この領域の仕事は主として二つの方向で進められている。第一は主として、現実のチームで実際に行われているとおりの意思決定プロセスの数理モデリングにかかわる。第二は、最適解を得ることを可能にするアルゴリズムの開発に努力を集中する。第一の方向にはさまざまな「行動論的」研究、たとえば E・フォーゲルや R・ルースの研究が含まれ、第二の方向には統計的決定理論、ゲーム理論などの数多くの研究が含まれる。どちらの方向の代表者の仕事も、数理論理学、数理統計学、さらに線形計画法、非線形計画法、動的計画法、システム計画法の道具を広く用いている。不確実性の条件のもとである決定の帰結を評価する必要から、統計的試行法、すなわち「モンテカルロ法」が広く用いられるようになった。

同時に「新しい」学派のなかで、もう一つの見方が形をとった。それによれば、管理の固有の特徴はさまざまなシステムの活動の経済的側面と結びついており、したがって管理の科学の中心には、経済現象の量化と数理モデリングの課題が置かれるべきである。この見方から、管理プロセスの分析とプログラミングへの、いわゆる計量経済学的アプローチが生まれた。

計量経済学的アプローチの発展にとって大きな意味をもったのは、ソ連の数学者でノーベル賞受賞者の Л・В・カントロヴィチが一九三九年に線形計画法を発見したことである。この領域の研究は大部分それに立脚している。この方法がアメリカの数学者 G・ダンツィークによって独立に再発見されたのは、十年ものちのことであった。

計量経済学的アプローチの根底にあるのは、個々の経済現象やプロセスを、その最も特徴的な特徴の科学的抽象によって図式的な形で反映するモデルを構築することである。経済モデルとは異なり、計量経済モデルは数学的な形で表される。このアプローチによれば、練り上げられたどの経済数理モデルも、四つの明確な側面をもつ。

モデルは、特定の測定単位で表される、質的な内容をもつ一定の経済現象を反映する。これらの量は、ある意味でモデルのパラメータである。
モデルは、パラメータ間の一定の量的な関係と依存を含む。これは、モデル化されるプロセスの構造を定める均衡方程式のこともあれば、プロセスの帰結をその原因と結びつけるより複雑な依存関係のこともある。
モデルは、時間、空間、量にわたるモデルのパラメータの許容される変化の領域を定める。これがいわゆる、量的な依存関係に課される制約である。
モデルは、入力と出力が定められた、相互に関連するパラメータ、依存関係、制約のシステムを表さなければならない。そうしたシステムを管理すること——すなわち出力で特定の結果を得ること——は、その内部構造に干渉することなく、なんらかの形で入力に働きかけることによって行われなければならない。

計量経済モデルの構築は、四つの主要な段階に分けられる。

第一の段階は特定化である。主要な経済変数が形式化され、当初の仮定と命題にもとづいて数学的な方程式が探索される。
第二の段階は同定である。特定化の結果として第一の段階で得られた方程式のパラメータの値を見いだすことからなる。
第三の段階は検証である。特定化と同定の結果の質——すなわちモデルが現実の経済プロセスにどれだけ適合しているか——を評価する基準を定め選ぶことからなる。特定化と同定によって得られたモデルが適合していない場合には、当初の前提の妥当性、および経済変数の選択と形式化が検討される。
第四の段階は予測である。計量経済モデルに含まれる変数の将来の値を定める手続きである。