تحقیق در عملیات تجزیه و تحلیل ریاضی و علمی یک فرایند یا عملیات به منظور تصمیم گیری تعریف شده است. تحقیق در عملیات دانشی است به منظور به کار بستن روش های تحلیلی توسعه یافته برای کمک به تصمیم گیری بهتر. تحقیق در عملیات با استفاده از روش هایی نظیر، مدلسازی ریاضی به منظور تحلیل شرایط پیچیده، به مدیران توانایی اتخاذ تصمیم های مناسب تر و ایجاد سیستم کارا و ثمر بخش را می‌دهد.
در دوره دکترای مدیریت صنعتی گرایش تحقیق در عملیات، دانشجویان با انواع تجزیه و تحلیل ریاضی در مدیریت صنعتی آشنا می شوند و برای این منظور باید مباحث پیشرفته ای چون برنامه ریزی غیرخطی، تحقیق در عملیات نرم، کاربرد هوش مصنوعی در مدیریت، فرآیندهای تصادفی، داده کاوی در مدیریت و سیستم های پشتیبان تصمیم را بیاموزند و در مورد آنها به فعالیت های پژوهشی بپردازند.