Se poate spune că cercetările operaționale utilizează metoda științifică pentru a studia și explica fenomenele asociate sistemelor funcționale, întrucât în cadrul acestei discipline este studiată o gamă specifică de fenomene ale lumii reale. Astfel de sisteme includ frecvent oameni și mecanisme care funcționează în condiții reale, unde cuvântul „mecanism” este utilizat într-un sens suficient de general pentru a cuprinde toate cazurile — de la dispozitivele mecanice desemnate obișnuit prin acest nume, până la structuri sociale complexe care funcționează conform unor reguli stabilite.
Disciplina științifică denumită cercetări operaționale observă fenomene reale asociate sistemelor funcționale, elaborează teorii (pe care mulți cercetători le numesc modele) menite să explice aceste fenomene, folosește aceste teorii pentru a descrie ceea ce se va întâmpla atunci când condițiile se modifică și verifică predicțiile prin observații noi.
Astfel, cercetările operaționale sunt o știință, întrucât utilizează metoda științifică pentru a obține cunoștințe relevante și se diferențiază de alte științe prin obiectul lor de studiu. Ea investighează fenomene asociate sistemelor funcționale în moduri care sunt rareori abordate de alte științe.
Apariția cercetărilor operaționale ca disciplină științifică a fost determinată de necesitatea urgentă de a rezolva probleme practice importante. În procesul formării și dezvoltării acestora, oamenii de știință care au realizat cercetările corespunzătoare nu doar au pus bazele unei noi direcții științifice, ci și-au aplicat constatările la rezolvarea unor probleme practice. În al doilea și al treilea deceniu de existență, grupurile de cercetări operaționale au crescut și au devenit tot mai diverse în privința domeniilor de interes. Cu toate acestea, legătura strânsă dintre aspectele de cercetare și cele practice ale muncii lor a rămas o trăsătură caracteristică a disciplinei: termenul „cercetări operaționale” subliniază exact această inseparabilitate. Astfel, cercetările operaționale cuprind atât studiul științific al sistemelor, cât și tipurile corespunzătoare de activitate tehnică orientate spre punerea în practică a rezultatelor unor astfel de studii.
Totuși, aceste aspecte aplicate ale cercetărilor operaționale nu implică doar o aplicare directă a cunoștințelor obținute prin utilizarea teoriei, ci necesită și un element creativ (orientarea activității în direcțiile dorite), precum și competență profesională și experiență practică de proiectare (orientate spre îndeplinirea sarcinilor cerute sau spre rezolvarea unor probleme importante). În plus, este important să se asigure implementarea rezultatelor.