L'objet de cette discipline est de fournir des bases rationnelles à la prise de décisions, habituellement dans un but de contrôle ou d'optimisation (améliorer l'efficacité, diminuer les coûts, etc.).
La recherche opérationnelle se situe au carrefour de différentes sciences et technologies.
Par exemple, l'analyse économique est souvent nécessaire pour définir l'objectif à atteindre ou pour identifier les contraintes d'un problème.
Elle est aussi liée à l'ingénierie des systèmes.