برخی از نمونه‌های کاربرد تحقیق در عملیات به شرح زیر است:
-
مدیریت بهینه حمل و نقل کالا و مواد در شبکه‌های ارتباطی جاده‌ای، دریایی، هوایی و لوله‌های انتقال
-
ارزیابی بهره‌وری، کارایی و اثربخشی
-
برنامه‌ریزی زمانی جلسات مختلف در مدارس، دانشگاه‌ها و کنفرانس‌ها با هدف کاستن از زمان‌های تلف شده و افزایش اثربخشی آموزش
-
تخصیص بهینه نیروهای کاری به مشاغل
-
بودجه‌ریزی بهینه با هدف استفاده موثر از هزینه‌ها
-
طراحی ساختار کارخانه‌ها با هدف جریان بهینه مواد و کالاها
-
ایجاد شبکه‌های ارتباطی با کمترین هزینه و اطمینان از کیفیت خدمات
-
مدیریت ترافیک خیابانی و جاده‌ای
-
طراحی ساختار چیپ‌های کامپیوتری با هدف کاهش زمان تولید (و بنابراین کاهش هزینهٔ تولید)
-
مدیریت جریان مواد و کالا در زنجیره تامین
-
زمان‌بندی:
-
کارکنان
-
مراحل تولید
-
مدیریت پروژه
-
انتقال داده‌ها در شبکه‌ها
-
رویدادهای ورزشی و پوشش تلویزیونی
تحقیق در عملیات به طور گسترده در سازمان‌ها و موسسات دولتی و خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل ماهیت آن، تحلیل‌گران تحقیق در عملیات می‌توانند با استفاده از دانش خود در حوزه‌های تخصصی دیگر وارد شوند.
