Kansanterveyden alalla Maailman terveysjärjestö (WHO) kuvaa toimeenpanotutkimusta tutkimusmuodoksi, jossa ”puututaan toimeenpanon pullonkauloihin, määritetään optimaaliset lähestymistavat tiettyyn toimintaympäristöön ja edistetään tutkimustulosten käyttöönottoa: viime kädessä se johtaa parempaan terveydenhuoltoon ja sen tarjoamiseen”. WHO määrittelee täytäntöönpanotutkimukselle neljä merkittävää ominaispiirrettä: se on järjestelmällistä, monitieteistä, kontekstisidonnaista ja monimutkaista. Laajemmin toimeenpanotutkimus on määritelty ”tieteelliseksi tutkimukseksi kysymyksistä, jotka koskevat toimeenpanoa – aikomuksen toteuttamista, joka terveystutkimuksessa voi olla politiikkaa, ohjelmia tai yksittäisiä käytäntöjä (joita kutsutaan yhteisesti interventioiksi).”
Terveydenhuollon toimeenpanotutkimuksessa käytetään erilaisia kvalitatiivisia ja kvantitatiivisia tutkimusmenetelmiä. Joitakin menetelmiä on kehitetty nimenomaan toimeenpanotutkimusta varten. Näitä ovat pragmaattiset kokeet, osallistava toimintatutkimus, vaikuttavuuden ja toteutuksen hybridikokeet ja laadunparannustutkimukset. Vuonna 2018 tehdyssä katsauksessa toimeenpanotutkimuksen tutkimusasetelmista todettiin, että satunnaistettuja asetelmia, kuten klusteri-RCT-tutkimuksia, käytettiin 77 %:ssa tapauksista, ja 61 %:ssa tutkimuksista käytettiin sekä kvantitatiivisia että kvalitatiivisia menetelmiä.
Väestöterveyden tutkijoista koostuva työryhmä on ehdottanut standardia toimeenpanotutkimusten raportoinnille kansanterveystutkimuksessa (StaRI).