Cercetările operaționale (CO) reprezintă o disciplină științifică ce se ocupă cu dezvoltarea și aplicarea metodelor de optimizare bazate pe modelarea matematică și diverse abordări euristice.
Metodele cercetărilor operaționale se aplică în situațiile în care o acțiune orientată către un scop trebuie organizată și poate fi realizată în mai multe moduri — adică atunci când o decizie trebuie aleasă dintr-un număr de alternative posibile. Fiecare alternativă are anumite avantaje și dezavantaje, iar în condițiile date nu este imediat clar care alternativă este preferabilă și din ce motiv.
Scopul cercetărilor operaționale este de a oferi o justificare cantitativă preliminară pentru deciziile optime, bazată pe o măsură a eficacității. Luarea efectivă a deciziei nu ține de domeniul cercetărilor operaționale, ci de competența decidentului responsabil.
Metodele cercetărilor operaționale sunt eficace pentru problemele bine structurate. Problemele bine structurate (sau bine formalizabile) admit o formulare cantitativă; dependențele lor cele mai esențiale sunt exprimate prin modele formale și reprezentate în formă simbolică, unde simbolurile iau valori numerice. Metodologia cercetărilor operaționale, pe lângă calcule, acordă o atenție deosebită procesului de formulare a problemei, alegerii modelelor matematice, precum și interpretării și înțelegerii rezultatelor obținute prin calcul.
O mare parte din activitatea de cercetări operaționale se bazează pe metodele programării matematice. Spre deosebire de metodele pur matematice, acestea oferă instrumente pentru formularea problemei și conduc la o regiune de soluții admisibile și la alternative de soluție. Mai mult, un model de programare matematică poate lua în considerare mai multe criterii (sub forma unei funcții obiectiv și a unor restricții), ceea ce sporește obiectivitatea procesului de luare a deciziilor.
Pe lângă ramura orientată spre modelele de programare matematică, cercetările operaționale includ și metode și modele bazate pe statistica matematică și teoria probabilităților. Metodele cercetărilor operaționale cuprind, de asemenea, teoria jocurilor, logica matematică, teoria grafurilor și alte metode ale matematicii discrete.
Ca urmare, au apărut o serie de ramuri distincte ale cercetărilor operaționale, fiecare bazată pe aplicarea unor metode diferite: gestiunea stocurilor, înlocuirea echipamentelor, alocarea resurselor și planificarea activităților — adică acele clase de probleme care își au originea în formulările fundamentale ale programării matematice — precum și teoria așteptării, modelele teoretico-jocuri ale conflictului și concurenței și altele.