Spojujícím prvkem obou hlavních oblastí - automatizace a informatiky - je využití počítačů v řízení technických zařízení, měření a zpracování získaných dat. Protože v dané aplikační oblasti jde často o úlohy, jejichž časová složitost nalezení optimálního řešení má vzhledem k rozsahu vstupních dat exponenciální charakter a údaje dokonce ani nemusejí být přesně známy, je důraz položen na využití moderních metod umělé inteligence.
V rámci řešení výzkumných záměrů a grantů (např. GA ČR, MPO) ústav spolupracuje s několika dalšími ústavy fakulty, jiných fakult VUT v Brně i s pracovišti mimo VUT. Mezi významné výzkumné aktivity patří konstrukce a řízení mobilních robotů. Byla zde navržena originální konstrukce podvozku, využívající všesměrová kola, dále elektrické obvody snímání scény, v níž se mobilní zařízení pohybuje, řídicí a navigační systémy, jejichž úkolem je najít optimální trajektorii bez kolize s překážkami. Vedle robotů s podvozkem na kolech jsou v součinnosti s odborem mechatroniky Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky vyvíjeny i speciální konstrukce tzv. kráčejících robotů.
V oblasti automatického řízení je pozornost zaměřena především na složité nelineární dynamické systémy, rozvětvené systémy, identifikaci a simulaci parametrů dynamických systémů a metody optimálního a robustního řízení zahrnující vývoj moderních metod řízení s využitím umělých neuronových sítí, fuzzy logiky a znalostních systémů. Předmětem výzkumu je i uplatnění opakovaně posilovaného učení v robustním řízení pohonových soustav a servomechanismů. Kromě technických systémů a jejich řízení je pozornost věnována i vývoji metodik návrhu informačních a řídicích systémů a metodik testování jakosti těchto systémů.
Výzkumné zaměření je orientováno zejména na oblast označovanou anglickým termínem soft computing, kam patří fuzzy logika, rough množiny, umělé neuronové sítě, evoluční a hybridní algoritmy, imunitní systémy, znalostní usuzování, Bayesovské sítě atd.
Výzkum je dále zaměřen i na vývoj a aplikaci metod projektového řízení při omezených zdrojích se zahrnutím neurčitě zadaných dob trvání činností projektů včetně metody pro analýzu projektových rizik. Rovněž jsou zkoumány metody řízení výrobních procesů (rozvrhování výrobních a dopravních dávek v proudové a zakázkové výrobě) a vývoj systémů pro vícekriteriální rozhodování.