É a aplicação de métodos, técnicas e instrumentos científicos a problemas que envolvem as operações de um sistema, de modo a proporcionar aos que controlam o sistema soluções ótimas para o problema em foco.

É considerada uma teoria da decisão aplicada: utiliza meios científicos, matemáticos ou lógicos para resolver problemas que se apresentam quando o executivo procura um raciocínio eficaz para enfrentar seus problemas de decisão.

Suas principais técnicas são teoria dos jogos, teoria da tecnologia aritmética, teoria da decisão, teoria dos grafos, programação linear, probabilidade e estatística matemática e programação dinâmica.

Seu método utiliza seis fases, a saber: formular o problema, construir um modelo matemático para representar o sistema, deduzir uma solução do modelo, testar o modelo e a solução, estabelecer controle sobre a solução e colocar a solução em funcionamento (implementação).