En este trabajo presentamos la aplicación de diversas herramientas de Investigación de Operaciones en educación superior a través de tres casos de estudio desarrollados en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia. Estos casos se enfocan en la planeación de la capacidad, la distribución de los recursos y la medición del desempeño, respectivamente. En el primer caso, usamos dinámica de sistemas para modelar y predecir el flujo de los estudiantes a lo largo del nuevo currículo del programa de Ingeniería Industrial y modelamos algebraicamente las tasas de deserción de los estudiantes, obteniendo el número de grupos necesarios para los cursos del currículo y la cantidad de profesores necesarios para apoyar la oferta académica. El segundo caso es la aplicación de un modelo de cobertura de cursos para el nuevo currículo, considerando las preferencias y capacidades de los profesores vinculados al departamento de Ingeniería Industrial en un modelo de programación lineal entera y cuyos resultados fueron la cantidad de cursos no cubiertos por área académica. Finalmente, el tercer caso presenta una herramienta basada en Análisis Envolvente de Datos que es usada actualmente para evaluar y clasificar a los profesores de la Facultad de Ingeniería de acuerdo con su desempeño docente. Los casos de estudio presentados en este trabajo muestran la utilidad de las herramientas de Investigación de Operaciones para racionalizar la toma de decisiones en instituciones de educación superior.