Лаборатория (позднее отдел) оптимального управления была создана в 1973 году доктором физико-математических наук А.Б. Куржанским (ныне академик, заведующий кафедрой МГУ), и первыми ее сотрудниками стали ученики Александра Борисовича Б.И. Ананьев, М.И. Гусев, А.И. Исаков, О.И. Никонов, Т.Ф. Филиппова.
В лаборатории (отделе) разрабатывались методы решения задач управления при наличии ограничений, импульсного управления, управления по неполным данным, многокритериальных задач принятия решений в условиях неопределенности, методы гарантированного оценивания динамики систем по результатам измерений — обратные задачи идентификации и наблюдения, фильтрации и прогнозирования.
Были получены результаты, составившие основу современной теории гарантированного оценивания параметров и состояния динамических систем по результатам наблюдения. В тот период были изучены соотношения между решениями задач минимаксной и стохастической фильтрации, доказаны теоремы двойственности задач позиционного управления и наблюдения. Были решены минимаксные задачи оценивания для систем со статистически неопределенными параметрами и начаты исследования по задачам гарантированного оценивания для систем с распределенными параметрами.
В конце 1970-х — 1980-х годах отдел пополнился новыми сотрудниками, выпускниками математико-механического факультета УрГУ. Это Р.И. Каюмов, С.В. Кругликов, Е.К. Костоусова, С.В. Серов, И.Ф. Сивергина, А.М. Устюжанин, А.Ю. Хапалов, В.А. Хонин, С.А. Аникин. Тогда же к работе в отделе были привлечены опытные специалисты по численным методам и программированию Т.М. Решетова и Д.Я. Шараев.
В 1984 году А.Б. Куржанского пригласили работать в Австрию, в Международный институт прикладного системного анализа, где он возглавил научную программу «Системы и принятие решений». Однако научные контакты Александра Борисовича с учениками не прервались, коллектив отдела регулярно собирался на свердловской квартире Куржанского, все научные и организационные проблемы обсуждались по телефону. И сегодня А.Б. Куржанский остается научным руководителем отдела и возглавляет ряд проектов.
В 1986 году после очередной реорганизации ИММ в состав отдела вошел сектор нелинейного анализа, который возглавлял доктор физико-математических наук, профессор С.Т. Завалищин. Формально находясь в составе отдела, сектор отличался полной научной самостоятельностью, там велись исследования в области расширений нелинейных дифференциальных уравнений и нерегулярных задач динамической оптимизации на классы обобщенных функций, теории задач импульсного управления и их приложений. Эту тематику продолжают сегодня А.Н. Сесекин и Д.С. Завалищин.
В 1970 — 1990-е годы в отделе разрабатывался ряд прикладных тем. В сотрудничестве с Московским машиностроительным заводом (ММЗ «Опыт») создавались алгоритмы управления и решения обратных задач динамики полета. Совместно со специалистами института «НижневартовскНИПИнефть» решались задачи управления газлифтным нефтедобывающим комплексом.
В настоящее время основные направления научных исследований отдела:
— теория апостериорного гарантированного оценивания и идентификации динамических систем по результатам наблюдений;
— методы синтеза управлений в условиях реально доступной информации;
— теория и методы решения обратных задач наблюдения для эволюционных систем;
— развитие методов и алгоритмов эллипсоидального и полиэдрального исчисления в теории управления и оценивания;
— теория обобщенного (импульсного) управления.