Методов нахождения оптимальных стратегий, без которых нельзя говорить о практическом использовании теории исследования операций, для общей модели не существует. Поэтому в исследовании операций выделяют класс задач, представляющие собой частные случаи основной задачи, для которых такие методы могут быть созданы. При этом классификацию проводят по двум признакам: видам неконтролируемых факторов и видам критерия эффективности и пространства стратегий.

Наиболее простую группу задач исследования операций составляют такие задачи, в которых неконтролируемых факторов нет или имеются только фиксированные неконтролируемые факторы. Раздел исследования операций, посвященный изучению подобных задач, называется математическим программированием, а сами задачи – задачами математического программирования.

Внутренняя классификация в разделе математического программирования связана уже с видом критерия эффективности и пространства стратегий:

· если критерий эффективности представляет собой линейную функцию от переменных, описывающих стратегии, а пространство стратегий задается системой линейных ограничений, т.е. представляет собой многогранное множество, то получающаяся задача называется задачей линейного программирования;

· если, исходя из содержательного смысла задачи, ее решения должны быть целыми числами, то получаем задачу целочисленного программирования. Обычно в целочисленных задачах критерий и остальные ограничения (кроме условия целочисленности) предполагаются линейными, поэтому целочисленные задачи можно отнести условно к линейному программированию;

· если критерий эффективности или ограничения, задающие пространства стратегий, являются нелинейными функциями, то имеем задачу нелинейного программирования. В частности, если критерий эффективности и пространство стратегий обладают свойствами выпуклости, то получающаяся задача называется задачей выпуклого программирования;

· если в задаче математического программирования имеется переменная времени и критерий эффективности выражается не в явном виде как функция от стратегий, а косвенно через уравнения, описывающие развитие процесса протекания операции во времени, то такая задача относится к динамическому программированию.

При наличии неконтролируемых факторов более сложных видов (случайных и неопределенных) возникают другие классы задач. Среди них наиболее интересными являются такие задачи, в которых неопределенность связана с действиями других разумных участников операции, преследующих те же цели. Раздел исследования операций, занимающихся изучением подобных задач, называется теорией игр.