Научное направление кафедры ЭВМ – обработка больших потоков данных аппаратными, программными и сетевыми средствами, интеллектуальные вычисления, цифровые технологии передачи информации. В рамках этого основного направления сотрудники кафедры проводят фундаментальные и прикладные научные исследования по следующим тематическим направлениям:

• разработка математического и программного обеспечения систем искусственного интеллекта с использованием высокопроизводительных систем; разработка распределенных мультиагентных систем (проф. Аксак Н.Г.);
• исследование сложных программных систем и их адаптации в компьютерных системах (доц. Волк М.О., доц. Филимончук Т.В.);
• технологии проектирования защищенных электронных систем (проф. Горбачев В.А.);
• разработка и исследование вычислительных систем и технологий для синтеза изображений в реальном времени (проф. Гусятин В.М.);
• распределенная обработка данных с помощью искусственных нейронных сетей (ст. преп. Дяченко В.А.)
• научные исследования в области высокопроизводительных вычислительных систем и перспективных сетевых технологий (проф. Завизиступ Ю.Ю., проф. Коваленко А.А., ст. преп. Партыка С.А., асс. Свиридов А.С.);
• компьютерная обработка GDV-изображений (проф. Завизиступ Ю.Ю., асс. Свиридов А.С.);
• балансировка нагрузки в распределенных вычислительных системах (доц. Иванисенко И.Н.)
• эволюционные вычислительные среды с гибкой архитектурой для быстрой обработки больших объемов информации (проф. Кораблев Н.М., проф. Аксак Н.Г., проф. Бессонов А.А., проф. Руденко О.Г.);
• современные информационно-коммуникационные технологии и средства управления (доц. Лебедев О.Г.)
• обработка и передача технологических данных в компьютерных системах (доц. Ляшенко А.С.);
• системы и алгоритмы локально-параллельной  обработки информации; ресурсное клеточно-автоматное моделирование элементов компьютерных сетей (проф. Михаль О.Ф.);
• методы и модели обработки Big Data (ст. преп. Радченко В.А.)
• исследование архитектур высокопроизводительных микропроцессоров и компьютерных систем на их основе (ст. преп. Росинский Д.Н.);
• кибернетическая безопасность в компьютерных и информационных системах (проф. Рубан И.В., доц. Сумцов Д.В.,  ст. преп. Мартовицкий В.А.);
• обработка изображений на основе ортогональных и вейвлет-преобразований с использованием нечеткой логики (проф. Рубан И.В.);
• создание научно-методических основ обеспечения живучести информационно-коммуникационных систем обмена информацией (доц. Токарев В.В., ст. преп. Ткачев В.Н.);
• защита информации; микроконтроллерные системы (проф. Торба А.А.);
• методы вычислительного интеллекта в системах обработки информации и управления (проф. Удовенко С.Г.);
• обработка изображений (доц. Янковский А.А.).