重点实验室的研究方向主要包括视觉计算、智能计算和生物信息学三方面。根据项目和研究需要，重点实验室目前设10个研究组：

大规模知识处理研究组主要从事知识的逻辑理论、大规模知识获取和共享研究、基于知识的关键技术研究与开发。

机器学习与数据挖掘研究组主要从事数据挖掘、机器学习、并行海量数据挖掘等研究领域的研究。 

跨媒体计算课题组主要在多媒体视频编码、多媒体视频检索以及多媒体视频处理等方向开展基础与前瞻技术研究。

生物信息学研究组主要从事计算蛋白质组学及其相关算法研究和系统开发。

视觉信息处理与学习研究组主要从事视觉建模、模式分类、多模式人机交互以及多媒体的编码与理解等方面的研究和开发工作。

图形学与可视化研究组主要从事图形图像和可视化研究，研究内容包括计算机辅助几何设计和图形学的基础理论和方法，医学图像处理与可视化技术。

医疗影像、机器人与分析计算（MIRACLE奇迹）研究组 主要从事聚焦医疗影像设备、医疗机器人学、医疗影像分析计算等学科方向的研究。

知识网格研究组主要从事大规模分布式网络互联环境中知识、信息和服务资源共享管理的核心科学问题、关键技术和软件平台的研究。

智能科学研究组主要从事主体（agent)与语义计算，机器学习与数据挖掘，认知计算与图像处理等研究工作。

自然语言处理研究组主要从事自然语言处理，特别是机器翻译相关技术的研究与开发。

具体研究组内容见http://iip.ict.ac.cn/yjtd/