运筹学是一门科学学科，研究以数学建模和各种启发式方法为基础的最优化方法的发展与应用。
运筹学的方法适用于这样的情形：需要组织一项有目的的行动，而这一行动可以有不止一种实施方式，也就是必须从若干可能方案中选定一个决策。每个方案各有长短，而在既有条件下并不能立即看出哪一个更可取、为什么更可取。
运筹学的目标，是依据有效性度量对最优决策作出预先的定量论证。作出决策本身不属于运筹学的范围，而属于负责的决策者的职权。
运筹学的方法对良结构问题有效。良结构（易形式化）的问题允许定量的提法：其最本质的依赖关系可用形式模型表达，并以符号形式表示，而符号取数值。运筹学方法论除计算之外，还高度重视提出课题的过程、数学模型的选择，以及对计算结果的解释与理解。
运筹学的大量工作以数学规划方法为基础。与纯数学方法不同，它们提供提出课题的工具，给出可行解区域与若干解决方案。此外，数学规划模型可以同时考虑多个准则（以目标函数与约束条件的形式），这提高了决策的客观性。
除面向数学规划模型的分支之外，运筹学还包括以数理统计与概率论为基础的方法和模型。运筹学的方法还包括博弈论、数理逻辑、图论以及离散数学的其他方法。
于是形成了运筹学的若干分支，各自建立在不同方法的运用之上：库存管理、设备更新、资源分配与排序——即源自数学规划各主要提法的课题类别——以及排队论、冲突与竞争的博弈论模型等等。