بحوث العملياتية أو بالإنجليزية: Operational Research هو فرع من فروع الرياضيات التطبيقية. يسمى البرمجة الرياضية ويهتم بتحسين عمليات وطرائق معينة قصد الوصول إلى حل أمثل لهذه المشاكل. ويرجع أصل الكلمة إلى الميدان العسكري وان لبحوث العمليات تاريخ ليس بالقديم ويعتبر من العلوم التي ساهمت في انتصار القوات البرية والجوية البريطانية إبان الحرب العالمية الثانية. كما يجب التفكير بأن طرق بحوث العمليات قد استعملت لإعادة بناءأوروبا التي كانت هدمت أثناء الحرب العالمية الثانية.للبحوث العملياتية تطبيقات في الهندسة والعلوم الاقتصادية والإدارية والتسويقية وتهدف بحوث العمليات عموما إلى ترشيد ومعالجة القرار، سواء تعلق الأمر بقرار في المؤسسة الاقتصادية، أو بالمؤسسة العسكرية، أو غيرهما، فاتخاذ القرار يعتمد كثيرا على وسائل وأساليب مثل بحوث العمليات. تتكون بحوث العمليات من مجموعة من أساليب (طرق) مختلفة (مسألة النقل، البرمجة الخطية، طرق الشبكة،...) والتي ليست متجانسة ولا تعالج نفس الموضوع، إلا أنها تبحث كلها في الحل الأمثل حسب نوع وطبيعة المسائل. منهجية بحوث العمليات: تكمن منهجية بحوث العمليات في اتباع الحطى التالية: 1- كتابة النموذج، 2-البحث عن حل أولي، 3-رقابة هذا الحل، 4-تحسينة إن لم يكن هو الحل الأمثل. ولكن، وإن كانت هذه الخطى العامة بالنسبة لكل الطرق، فهناك بعض الاختلاف بين الطريقة والأخرى.تكمن أهمية دراسة بحوث العمليات في:

1. المساهمة في تقريب المشكلة أي كانت إلى الواقع.
   
2. صياغة نماذج رياضية معينة تعكس مكونات المشكلة.
   
3. عرض النموذج في مجموعة من العلاقات الرياضية وإعطاء فرص مختلفة (للبدائل) لعملية اتخاذ القرارات وبما يساهم في تفسير عناصر المشكلة والعوامل المؤثرة فيها.
   
4. تطبيق هذة النماذج في المستقبل عندما تواجهنا مشكلة مماثلة.
   

يمكن تقسيم عملية التحسين السابقة الذكر إلى قسمين تحسين خطي وتحسين غير خطي.و تتطلب البحوث العملياتية عدة مهارات رياضية من أهمها الحساب بالمصفوفات وعلم الإحتمال ونظرية المخططات (graph theory).