La programmation linéaire est essentiellement appliquée pour résoudre des problèmes d'optimisation à moyen et long terme (problèmes stratégiques et tactiques, dans le vocabulaire de la recherche opérationnelle). Les domaines d'application de ces problèmes sont très nombreux aussi bien dans la nature des problèmes abordés (planification et contrôle de la production, distribution dans des réseaux) que dans les secteurs d'industrie : industrie manufacturière, énergie (pétrole, gaz, électricité, nucléaire), transports (aériens, routiers et ferroviaires), télécommunications, industrie forestière, finance.
La technique de la programmation linéaire est couramment appliquée dans l'industrie pétrolière. C'est l'une des industries, si ce n'est la principale qui utilise quotidiennement la PL (programmation linéaire). Elle est l'outil qui permet au raffineur de faire la détermination optimale de production d'une raffinerie. Pour ce faire, le programme doit tenir compte d'un certain nombre de contraintes telles que :
La PL peut également être utilisée dans d'autres domaines du raffinage, par exemple :
En dehors des raffineries, on peut utiliser la PL dans la recherche opérationnelle pour :