Наукова і науково-технічна діяльність кафедри реалізується за усіма її формами, що є запорукою високого рівня якості освітнього процесу. Наукові дослідження здійснюються у формі планових науково-дослідних робіт, розробці наукових і науково-методичних праць, підготовка наукових робіт студентів. Результати наукової діяльності оперативне впроваджуються в освітній процес кафедри.
На кафедрі започатковано роботу наукової школи «Складні інформаційні системи, аналіз та синтез, моделювання і обробка інформації».
Пріоритетними науково-прикладними напрямками наукових досліджень кафедри, що відповідають державній політиці в сфері освіти і науки та технологій подвійного призначення є:
- розвиток теорії і практики побудови нелінійних та багатокритеріальних моделей для складних інформаційних систем і процесів;
- розвиток теорії багатокритеріальної оптимізації в задачах аналізу та синтезу складних інформаційних систем та обробки в них інформації;
- розробка концептуальних та методологічних основ ситуативних обчислювальних процесів в складних інформаційних системах із впровадженням принципів самоорганізації та теорії катастроф;
- теорія і практики проектування та розробки систем підтримки прийняття рішень;
- обробка зображень;
- методи та засоби колективної розробки складних програмних комплексів;
- Інтернет речей;
- розгалужені інформаційні процеси, накопичення та обробка інформаційних масивів;
- реінжиніринг програмного забезпечення в авіаційній галузі;
- оптимізація обчислювальних процесів та систем;
- впровадження CALS-технологій в авіаційній галузі;
- автоматизація навчально-виховного процесу та відносин;
- онтологія в інженерії програмного забезпечення.
Зазначені напрями є основою для тематики дисертаційних досліджень аспірантів кафедри, кваліфікаційних робіт здобувачів рівня вищої освіти «бакалавр», «магістр».
На кафедрі здійснюється підготовка докторів філософії за спеціальністю 121 «Інженерія програмного забезпечення».
Щороку проводиться профільна міжнародна науково-технічна конференція «Інженерія програмного забезпечення».
Центральне місце в науковій роботі кафедри займає студентська наука.
На кафедрі діє розгалужена система наукових спільнот, товариств і гуртків, що об’єднує в єдине ціле викладачів, аспірантів, бакалаврів, магістрів на підґрунті спільних наукових досліджень .
Студенти кафедри беруть участь у планових науково-дослідних роботах, що втілюються в курсових і кваліфікаційних працях.
Організовано робота з наукової підтримки Startup–проектів студентів.
Студенти кафедри активно залучаються до прикладних розробок Stakeholders в галузі інженерії програмного забезпечення, приймають участь в галузевих олімпіадах, семінарах, тренінгах, змаганнях.