Im Zusammenhang mit der öffentlichen Gesundheit beschreibt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Implementierungsforschung als eine Form der Forschung, die „Umsetzungsengpässe behebt, optimale Ansätze für ein bestimmtes Umfeld ermittelt und die Übernahme von Forschungsergebnissen fördert: Letztendlich führt sie zu einer verbesserten Gesundheitsversorgung und deren Bereitstellung“. Die WHO nennt vier bemerkenswerte Merkmale der Implementierungsforschung: Sie ist systematisch, multidisziplinär, kontextbezogen und komplex. Im weiteren Sinne wurde die Implementierungsforschung definiert als „die wissenschaftliche Untersuchung von Fragen der Implementierung, d. h. der Umsetzung einer Absicht, bei der es sich in der Gesundheitsforschung um politische Maßnahmen, Programme oder individuelle Praktiken (zusammenfassend als Interventionen bezeichnet) handeln kann.“
In der Implementierungsforschung im Gesundheitsbereich werden verschiedene qualitative und quantitative Forschungsmethoden eingesetzt. Einige Methoden wurden speziell für den Zweck der Implementierungsforschung entwickelt. Dazu gehören pragmatische Studien, partizipative Aktionsforschung, hybride Studien zur Wirksamkeit und Umsetzung sowie Studien zur Qualitätsverbesserung. Eine 2018 durchgeführte Überprüfung von Studiendesigns in der Implementierungsforschung ergab, dass randomisierte Designs, wie Cluster-RCTs, in 77 % der Fälle verwendet wurden und 61 % der Studien sowohl quantitative als auch qualitative Methoden umfassten.
Eine Arbeitsgruppe von Forschern im Bereich der öffentlichen Gesundheit hat einen Standard für die Berichterstattung über Implementierungsstudien (StaRI) im Bereich der öffentlichen Gesundheit vorgeschlagen.