Yöneylem araştırmasının kullanıldığı birkaç uygulama örneği:

• Verimli bir madde akışı için fabrikanın yerleşim planını tasarlarken

• Belirli bağlantılar çok meşgul ya da hasarlı ise QoS(quality of service=hizmet kalitesi) ya da QuE(quality of experience=deneyim kalitesi)ni garanti ederek telekomünikasyon ağını kurarken

• Yol trafiği yönetiminde

• Araç sayısını mümkün olduğunca indirebilmek için toplu taşıma araçlarının güzergahını belirlerken

• Bilgisayar çipinin üretim zamanını ve maliyetini azaltmak için tasarımını değiştirirken

• Tedarik zincirinde bitmiş ürünler için belirsiz talep söz konusu olduğunda ham madde ve ürün akışını yönetirken

• Müşteriyle verimli bir iletişim ve geri bildirim için

• İnsanla yönetilen süreçlerin robotlaştırılması ve otomasyonunda

• Ucuz madde, iş gücü, yer ve diğer üretkenlik girdilerinde avantaj sağlamak için operasyon süreçlerini küreselleştirirken

• Nakliyat ve taşıma yönetiminde

• Çizelgelemede:

Personel görevlendirirken
İmalat adımlarında
Proje yönetiminde
Ağ veri trafiğinde: bunlar kuyruk modeli olarak da bilinir.
Spor olayları ve bunların televizyon sunumlarında
• Petrol rafinerilerinde ham maddeleri karıştırırken

Yöneylem araştırması devletler tarafından da geniş ölçüde kullanılmaktadır.