在一定約束之下如何選取某些因素的值使某項（或某些）指標達到最優的一門學科。最優化方法可解釋為可以用來改進某些數量值的方法。因此，“最優”一詞可以從相對的意義上來理解。在實際生活中，這些數量值可以是經濟效益、速度、溫度、一項對策的支付、武器的破壞力等等。實際上，最優這一概念是無處不在的，因此作為達到最優的一種手段的最優化方法，應該是而且確實也是變化無窮的。運籌學中所處理的問題絕大部分都是最優化問題。用來解決這些問題的方法，例如數學規劃、排隊論、決策分析、模擬擬技術等等，自然也就屬於最優化方法這一范疇。除此之外，最優化還包括工程控制、最優控制、系統科學等。
某些最優化方法（例如拉格朗日乘子法；一些簡單的庫存模型的處理）雖然出現很早，但是隻有到瞭20世紀40年代未期，由於計算機的興起、復雜的管理體系和工程設計的出現，以及產品新陳代謝的加速，使得最優化方法既是時代的需要又為實際應用提供瞭可能性，從而得到迅速的發展。同時，最優化的數學理論也隨之建立起來。