Getrieben durch gesetzgeberische Randbedingungen und steigende Kundenwünsche hat sich der Verbrennungsmotor im Laufe der Zeit zu einem hochkomplexen System entwickelt. Im Rahmen der Steuergeräteapplikation steht der Versuchsingenieur nun vor der Herausforderung, die in der Motorsteuerung hinterlegten Kennlinien und Kennfelder der Verstellparameter mittels umfangreicher Versuchsreihen am Prüfstand so auszulegen, dass diese hinsichtlich unterschiedlicher Zielgrößen (Kraftstoffverbrauch, Emissionen, ...) bestmöglich angesteuert werden.Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung und den Einsatz der modellbasierten Online- Optimierung am Motorprüfstand. Dem Leser werden zunächst die zum Verständnis der Arbeit notwendigen Grundlagen zur Versuchsplanung, Modellbildung und Optimierung vermittelt. Im Rahmen eines Referenzbeispiels wird die Online-Optimierung mit der bisher etablierten Offline-Optimierung verglichen. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse fließen in die weitere Verbesserung des Algorithmus ein. Weiter werden verschiedene Optimierungsvarianten untersucht, um dem Anwender Empfehlungen für die bestmögliche Nutzung der Online- Optimierung bei unterschiedlichen Aufgabenstellungen zu geben. Durch innovative Methoden wird die Messdatenerfassung am Prüfstand deutlich beschleunigt. Ein neuartiges Auswerteverfahren ermöglicht ein effizientes Erstellen der Applikationsdaten für das Steuergerät. In drei unterschiedlichen Anwendungsbeispielen der Basisapplikation werden die positiven Ergebnisse im Praxistest nochmals bestätigt.Mit dieser Arbeit wird dem Versuchsingenieur ein leistungsfähiges Werkzeug an die Hand gegeben, um die oben beschriebene Aufgabenstellung erfolgreich zu lösen.