La teoría matemática se preocupa por crear modelos matemáticos capaces de simular situaciones reales en la empresa. Esto aplicado a los problemas administrativos es más conocida como Investigación de operaciones, aunque esta denominación este consagrada universalmente, es muy genérica. Hace énfasis en el proceso decisorio y lo trata de modo lógico y racional mediante un enfoque cuantitativo y determinista
Esta teoría se originó en el trabajo clásico de juegos para la teoría estadística de la decisión, en la perspectiva del problema (buscar soluciones).
Los temas principales de la administración de las operaciones son: Operaciones que se enfocan en los procesos productivos, Los Servicios tratan los sistemas de operaciones de servicios, La Calidad involucra el tratamiento estadístico de la calidad, Las estrategias de operaciones definen la alineación estratégica a la naturaleza y La Tecnología para utilizar computadoras en la administración de as operativas.
La importancia de la matemática es que busca construir modelos matemáticos capaces de simular situaciones reales en la empresa. Las matemáticas no son solos los números o los problemas, es considerada también como un modo de pensar y razonar, y puede ser utiliza para comprobar si algo es cierto o por lo menos, si es probablemente cierto. Es un área que nos permite explorar e inventar, en el que se descubren nuevas ideas, es un modo de pensar que se utiliza para resolver toda clase de problemas en las ciencias, el gobierno y la industria.
Las matemáticas las utilizamos en la vida cotidiana y son necesarias para comprender y analizar la abundante información que nos llega. Es prácticamente todas las ramas de saber humano se recurre a modelos matemáticos, y no solo en la física, sino que gracias a los ordenadores las matemáticas se aplican a todas las disciplinas
El Administrador Hotelero debe manejar habilidades que le permitan desarrollarse correctamente en su profesión, estas habilidades no podrán ser desarrolladas de la manera correcta si no utiliza la matemática, en la habilidad técnica el administrador debe tener un conocimiento y la pericia para realizar actividades donde se incluyen métodos, procesos y procedimientos. Para elegir el método, el proceso o el procedimiento correcto es un problema determinado. De igual modo se aplica en la habilidad conceptual, en la habilidad humana y en la habilidad del diseño, la matemática nos permite o nos da la capacidad de conocer elementos importantes de una situación, comprender relaciones y la capacidad de explorar varias opciones y alternativas para llegar a la situación de un problema.