早期火箭推力不大，因此如何最高效地发射火箭就成为了关键问题。解决这类问题的尝试导致了最优控制理论的发展。数学家和控制工程师做出了主要贡献。发源于1696年伯努利提出的最速降线问题中的古典变分学在这期间经历了一次复兴(Gelfand & Fomin, 2000)。庞特里亚金与他莫斯科的同事遵循欧拉-拉格朗日的传统发展了最大值原理(Pontryagin et al., 1962)。他们在1962年被授予列宁科技奖（Lenin Prize for Science and Technology）。而相反地在美国，贝尔曼追随哈密顿-雅可比的想法发展了动态规划(Bellman, 1957; Bellman et al., 1958)。
贝尔曼解决了特殊情况下具有二次型指标的线性系统情形(Bellman et al., 1958)，而卡尔曼则提供了完整的解决方案(1960)。Athans和Falb（1966）、Byrson和何毓琦(Ho)(1969)的两本书以工程师易于理解的方式呈现了该结果，还处理了计算问题。Bryson(1966)展示了最优控制令人惊艳的力量。他计算出了飞机从海平面飞行到20km的最优航迹，发现该航迹可以在332s之内实现。该最优航迹经过了飞行测试，飞机到达20km处用了330s。而传统的准稳态分析甚至预测飞机飞不到20km。最优控制快速发展，出版了很多书籍，相关课程也引入到控制学科的课程表中（Anderson & Moore, 1971; Lee & Marcus, 1986; Lewis, 2012）。
另一种诞生于工业中的最优控制数值方法——模型预测控制如今已广泛使用（Camacho & Bordons, 2004; Clark, 1994; Maciejowski, 2002; Qin & Badgwell, 2003; Rawlings & Mayne, 2009; Richalet & O’Donnovan, 2009）。2011年的米兰国际自动控制联合会（IFAC）世界大会选拔“Constrained model predictive control: stability and optimality.”(Mayne, Rawlings, Rao, & Scokaert, 2000)授予最高影响论文奖（the first High Impact Paper Award）。