Tuotantotalouden osasto tekee tutkimustoimintaa kansallisten ja kansainvälisten yhteistyökumppaneiden kanssa. Osaston läheisiä tutkimusyhteistyökumppaneita ovat Lappeenrannan teknillisen yliopiston muut osastot kuten kauppatieteiden ja tietotekniikan osastot. Tuotantotalouden osasto tekee läheistä yhteistyötä useiden tutkimusyksiköiden kanssa, mm. ICT-sektorin tutkimukseen erikoistuneen TBRC:n (Technology Business Research Centre) sekä pohjoisen ulottuvuuden tutkimuskeskuksen NORDI:n kanssa.
Tuotantotalouden osastolla on myös aktiivisia yhteistyökontakteja ulkomaisiin yliopistoihin, hyvänä esimerkkinä Japanilaiset Nihonin yliopisto sekä Kanazawa Institute of Technology. Vuonna 2003 Nihonin yliopisto myönsi tiedekunnan dekaanille, professori Markku Tuomiselle kunniaprofessorin arvonimen. Nimityksen perusteena oli yliopistojen välillä 1990-luvun alusta lähtien jatkunut tutkimusyhteistyö.
Tuotantotalouden osaston tutkijat tekevät tutkimusta läheisessä yhteistyössä teollisuusyritysten kanssa, ja osaston tutkimusprojekteissa onkin yleensä yrityksiä osarahoittajina. Aktiivisen vuorovaikutuksen ansiosta tutkimus pysyy käytännönläheisenä ja tarkoituksenmukaisena. Myös opinnäytetyöt tehdään pääsääntöisesti yrityksiin, mikä lisää osaston ja elinkeinoelämän välistä vuorovaikutusta.