На кафедре проводятся исследования в области современной теории динамических систем и управления нелинейными объектами.

В тематику кафедры входят: теория нелинейных динамических систем, нелинейный анализ в теории управления и оптимизации, теория обратной связи, управление при неопределенности, стохастическое управление, теория игр, обратные задачи теории управляемых динамических систем, теория реализации и математические модели управляемых систем, теория идентификации динамических систем, синергетика, нейро-сети, нейро-динамика и управление, хаотическая динамика и управление, программные комплексы для анализа, синтеза и имитации нелинейных динамических систем, методы компьютерной визуализации при моделировании управляемых систем, разработка алгоритмов управления роботами, теоретические основы информатики (теория алгоритмов, математическая теория сложности, теория информации, формальные системы и языки, математическая логика), символическая динамика в задачах выбора, анализ деятельности сложных социально-экономических систем. Актуальность указанных направлений подтверждается большим количеством практических задач (техника, экономика, биология и другие), решаемых в рамках этих теорий.

Студенты кафедры участвуют в научно-исследовательской работе по программе «Нелинейные динамические системы: качественный анализ и управление», проходят практику в Институте проблем управления РАН, Институте системного анализа РАН и других академических институтах. Для студентов кафедры предоставляется класс современной компьютерной техники с полигоном мобильных роботов.

На кафедре работают профессора В. В. Фомичев, А. В. Ильин, В. И. Елкин, Н. А. Магницкий, А. С. Фурсов, Э. Р. Смольяков, В. Е. Кривоножко, доктор физико-математических наук А. П. Афанасьев.