На кафедрі програмних засобів приділяється велика увага науково-дослідній роботі. Значні зусилля зосереджуються на активізації фундаментальних і пошукових досліджень з пріоритетних напрямків науки. Наукова діяльність кафедри спрямована на укладання нових та зміцнення існуючих зв’язків та контактів з колегами як в Україні, так і за її межами. Основні напрями наукової діяльності співробітників кафедри становлять інтелектуальні системи підтримки прийняття рішень і математичне моделювання у задачах технічної та біомедичної діагностики, зокрема, на основі штучних нейронних та нейро-нечітких мереж, із використанням методів цифрової обробки сигналів і зображень, методів оптимізації.

Підготовка науково-педагогічних кадрів є складовою частиною роботи кафедри, у якій велика увага приділяється підготовці молодого покоління науковців. На кафедрі діє аспірантура. Аспірантами і здобувачами кафедри дисертації готуються за спеціальністю 122 Комп'ютерні науки. У попередні роки здійснювалась підготовка аспірантів за спеціальностями 05.13.06 – інформаційні технології та 05.13.03 – системи та процеси керування;

За останні 15 років співробітниками кафедри захищено три докторських (Субботін С.О., Олійник А.О., Поляков М.О.) та дванадцять кандидатських (Льовкін В. М., Федорончак (Юр) Т. В., Гофман Є. О., Олійник А. О., Степаненко О. О., Олійник О. О., Неласа Г. В., Каплієнко Т.І., Миронова Н.О., Колпакова Т.О., Гладкова О.М., Шитікова О.В.) дисертацій.

Виконання наукових робіт співробітниками кафедри проводилося відповідно до тематичних планів Міністерства освіти і науки України та університету.  Керівниками науково-дослідних робіт є проф. С.О. Субботін, проф. В.І. Дубровін, доцент В.М. Льовкін.

За роботу "Прогресивні технології та математичне забезпечення для моделювання, оптимізації та інтелектуальної автоматизації процесів виготовлення й експлуатації деталей авіадвигунів нового покоління" у 2010 р. С.О. Субботіну та А.О. Олійнику присуджено Премію Верховної Ради України в галузі фундаментальних і прикладних досліджень та науково-технічних розробок (Постанова Верховної Ради України № 2876-VI від 23.12.2010 р.).

Постановами Президії Комітету з державних премій України в галузі науки і техніки Олійнику А.О. (у 2009 р.) та Олійнику О.О. (у 2010 р.) призначено стипендії Кабінету Міністрів України.

Кафедра є лідером з науково-дослідної роботи в університеті, займаючи щорічно перші місця у кафедральному рейтингу.