Yöneylem araştırmasının işlevsel sistemlerle ilişkili olguları incelemek ve açıklamak için bilimsel yöntemi kullandığı söylenebilir, çünkü bu disiplin çerçevesinde gerçek dünyaya ait belirli bir olgular kümesi incelenmektedir. Bu tür sistemler sıklıkla, gerçek dünya koşulları altında işleyen insanları ve mekanizmaları içerir; burada «mekanizma» sözcüğü, kendi adlarıyla yaygın biçimde bilinen mekanik aygıtlardan, belirlenmiş kurallara göre işleyen karmaşık toplumsal yapılara kadar tüm durumları kapsayacak şekilde yeterince genel bir anlamda kullanılmaktadır.
Yöneylem araştırması olarak bilinen bilimsel disiplin, işlevsel sistemlerle ilişkili gerçek olguları gözlemler, bu olguları açıklamaya yönelik kuramlar geliştirir (bunları birçok araştırmacı model olarak adlandırır), koşullar değiştiğinde ne olacağını betimlemek için bu kuramları kullanır ve öngörüleri yeni gözlemler yoluyla doğrular.
Böylece yöneylem araştırması bir bilimdir, çünkü ilgili bilgiyi edinmek için bilimsel yöntemi kullanır ve inceleme konusu açısından diğer bilimlerden ayrılır. İşlevsel sistemlerle ilişkili olguları, diğer bilimler tarafından nadiren ele alınan biçimlerde araştırır.
Yöneylem araştırmasının bilimsel bir disiplin olarak ortaya çıkışı, önemli uygulama problemlerini çözme konusundaki zorunlu ihtiyaçtan kaynaklanmıştır. Bu disiplinin oluşum ve gelişim sürecinde, ilgili çalışmaları yürüten bilim insanları yalnızca yeni bir bilimsel yönün temelini atmakla kalmamış, aynı zamanda bulgularını pratik problem çözümüne de uygulamışlardır. Varlığının ikinci ve üçüncü on yılları boyunca, yöneylem araştırması grupları büyümüş ve ilgi alanları açısından çeşitlenmiştir. Bununla birlikte, çalışmalarının araştırma ve uygulama yönleri arasındaki yakın bağ, disiplinin karakteristik bir özelliği olarak kalmıştır: «yöneylem araştırması» terimi, bu ikisinin ayrılmazlığını tam olarak vurgulamaktadır. Böylece yöneylem araştırması, sistemlerin bilimsel olarak incelenmesini ve bu incelemelerin sonuçlarının pratikte uygulanmasına yönelik ilgili teknik faaliyet türlerini birlikte kapsar.
Ancak yöneylem araştırmasının bu uygulamalı yönleri, kuramın kullanımıyla elde edilen bilginin yalnızca doğrudan uygulanmasını içermez; aynı zamanda yaratıcı bir unsuru (çalışmayı istenen yönlere yönlendirmeyi), mesleki beceriyi ve pratik tasarım uzmanlığını (gerekli görevleri yerine getirmeye veya önemli problemleri çözmeye yönelik) da gerektirir. Ayrıca sonuçların uygulamaya geçirilmesini sağlamak da önemlidir.