تختلف المعادلات الرياضية التي تستخدم في حسابات علم العمليات وفقاً للعملية المراد دراستها، ومن بين المعادلات الأكثر استخداماً في حسابات علم العمليات:
1. المعادلات التفاضلية: وتستخدم في حل مشكلات التغير الزمني في العمليات، وتشمل المعادلات الحركية، ومعادلات الميكانيكا الكمية، ومعادلات الديناميكا الحرارية.
2. معادلات الكتلة والطاقة: وتستخدم في حل مشكلات التوازن في العمليات، وتشمل معادلات بيرنولي للطاقة الحركية، ومعادلات الطاقة الحرارية، ومعادلات الكتلة.
3. معادلات الانتقال الكتلوغرافي: وتستخدم في حساب معدلات انتقال الكتلة، وتشمل معادلات فيكتور-يعقوبي، ومعادلات فيشر وأماغاتا.
4. معادلات الانتقال الحراري: وتستخدم في حساب معدلات انتقال الحرارة، وتشمل معادلات فوك وبلاسيوس، ومعادلات نيوتن للتبريد والتسخين.
5. معادلات الديناميكا الحرارية: وتستخدم في حساب معدلات الطاقة الحرارية في العمليات، وتشمل معادلات كولومب، ومعادلات برايگ، ومعادلات نيرنست-بلانك.