Osaston tutkimuksen pääkohteita ovat bioinformatiikka, data-analytiikka, datatiede, diskreetit ja koneoppimisalgoritmit, hajautetut, älykkäät, ja vuorovaikutteiset järjestelmät, ohjelmisto- ja tietokantajärjestelmät, suuret tietoaineistot, tekoäly, tietoverkot, sekä tietoturva.  Osasto tekee tutkimuksessa laajaa yhteistyötä sekä muiden yliopistojen että alan yritysten kanssa.

Osaston yhteydessä toimii Tietotekniikan tutkimuslaitos HIIT (yhteislaitos Aalto-yliopiston kanssa). Osa osaston tutkimusryhmistä toimii HIIT:n sisällä.

Tutkimusryhmät jakautuvat suuntaa antavasti neljään eri tutkimusalueseen (algoritmit, tekoäly, tietoverkot, ja ohjelmistot), mutta monella ryhmällä on toimintaa useallakin alueella.  Ryhmät ovat osana myös isompia kokonaisuuksia kuten Helsinki Centre for Data Science (HiData), Finnish Center for Artificial Intelligence (FCAI), Helsinki-Aalto Center for Information Security (HAIC), Foundations of Computational Health (FCHealth) ohjelma ja Helsingin yliopiston bioinformatiikan tutkimusyhteisö.