Научная деятельность кафедры направлена на:
- решение научно-исследовательских и прикладных задач усовершенствования теоретических основ, методов и программно-аппаратных средств проектирования, верификации и эксплуатации компьютерных систем и сетей для различных применений (авиация, космос, энергетика);
- повышение квалификации профессорско-преподавательского состава и подготовку научно-педагогических кадров высшей квалификации по специальностям «Информационные технологии», «Системы и процессы управления», «Моделирование и вычислительные методы»;
- анализ и адаптацию современных компьютерных технологий и программных продуктов для решения исследовательских и инженерных задач, задач усовершенствования учебного процесса (автоматизация учебного процесса и дистанционное обучение);
- повышение фундаментальности преподавания дисциплин и подготовки бакалавров, специалистов, магистров по специальностям «Компьютерные системы и сети», «Специализированные компьютерные системы», «Системное программирование».

На протяжении последних лет на кафедре действует научная школа «Теоретические основы, методы, инструментальные средства и технологии проектирования, моделирования и экспертизы гарантоспособных компьютерных систем, важных для безопасности комплексов критического применения». Научную школу возглавляет заведующий кафедрой заслуженный изобретатель Украины доктор технических наук, профессор Харченко Вячеслав Сергеевич. За 5 лет существования научная школа подготовила 12 кандидатов и 1 доктора наук, готовятся 10 кандидатских и 4 докторских диссертаций.
Направления научных исследований кафедры:
- разработка теоретических основ синтеза и анализа надежных, живучих и безопасных компьютеризированных систем;
- моделирование, анализ и средства разработки отказо- и катастрофоустойчивых компьютерных сетей и баз данных (информационно-аналитические медицинские системы, МЧС);
- разработка и внедрение методов и средств оценки и обеспечения отказоустойчивости и живучести СБИС-архитектур (ПЛИС, систолических процессорных матриц и др.), встроенных (бортовых) систем реального времени;
- разработка методов и средств моделирования, оценки качества и независимой верификации программных систем;
- разработка и внедрение многоверсионных технологий для защиты информации, создание гарантоспособных программных средств, компьютерных систем и WEB-служб.

Кафедра является основателем Международной научно-технической конференции «Гарантоспособные {надежные и безопасные) системы, сервисы и технологии - DESSERT», которая проводится ежегодно, начиная с 2006 года, каждый год делается более 150 докладов. С 2001 года при участии представителей ВУЗов, предприятий и учреждений Харькова, Киева, Полтавы, Симферополя, Винницы и других городов Украины, России, Молдовы проводятся заседания постоянно действующего ежемесячного всеукраинского научно-технического семинара «Критические компьютерные технологии и системы - КриКТеКС». С 2007 года проводятся заседания Молодежного научно-технического семинара «Гарантоспособные информационные технологии» , в котором принимают участие молодые преподаватели, аспиранты и студенты университетов Харькова и других городов Украины.

На кафедре выполняются 4 госбюджетных и госдоговорных НИР, 5 договоров о научно-техническом сотрудничестве, кафедра является национальным координатором и исполнителем проекта «Aerospace Critical Computing for Ms&PhD» согласно программы ЕС «TEMPUS» (2006-2009 гг.), проекта УНТЦ по разработке информационной технологии независимой верификации критического программного обеспечения и др. Сотрудники и студенты кафедры получили гранты Британского научного общества, университетов Швеции, Финляндии, ФРГ, Люксембурга и др.

Основные научные результаты, достигнутые за последние годы:
-развита теория многоверсионных проектов и технологий проектирования компьютерных систем, стойких к отказам аппаратных и программных средств;
-разработаны методы инструментальной поддержки независимой верификации и экспертизы критического программного обеспечения для информационно-управляющих систем АЭС и ПТК космических систем;
-разработаны методы и программно-технические решения для встроенных отказоустойчивых систем с программированной логикой для бортовых авиационных комплексов и АЭС;
-создана и проанализирована база данных аварий ракетно-космической техники вследствие отказов программных средств и компьютерных систем, предложены метрические свидетельства для оценки рисков.

За последние 5 лет результаты научных исследований кафедры опубликованы в 3 учебниках, 6 монографиях (в том числе в ФРГ и США), более чем 250 статьях и тезисах докладов на НТК, а также реализованы в виде 8 государственных и отраслевых стандартов, которые определяют требования и методы оценки программного обеспечения и ПТК для космических систем (НКАУ), ИУС АЭС; также получено 8 патентов и 5 сертификатов на программные продукты.