En esta línea de investigación se trata de conocer las capacidades y limitaciones fundamentales de las computadoras. Para ellos se incluyen temas como Teoría de la complejidad, cuyo objetivo principal es clasificar problemas de acuerdo a un grado de dificultad); teoría de computabilidad, donde el objetivo principal es clasificar problemas que son solubles o no solubles, y finalmente los modelos computacionales. La orientación principal en esta área incluye teoría de la complejidad, teoría de computabilidad, lógica matemática, criptografía, seguridad, teoría de juegos, diseño y análisis de programas y lenguajes de programación, análisis numérico, optimización y geometría computacional.

La inteligencia artificial es el estudio de soluciones para problemas que son difíciles o imprácticos de resolver con métodos tradicionales. Los modelos de razonamiento usados ​​para el desarrollo de sistemas inteligentes. El área de Computación Evolutiva, considerada como parte de esta línea, se refiere al uso de sistemas bioinspirados para la solución de problemas computacionales difíciles. Esta área ha tenido un desarrollo reciente importante y se espera que sea una de las que logre mayor impacto dentro del grupo de computación del Cinvestav. Las áreas específicas son teoría de juegos, redes neuronales, procesamiento de lenguaje natural, representación de conocimiento y razonamiento, métodos de búsqueda y aprendizaje automático.

En esta área se estudia el diseño y desarrollo de software para administrar los recursos de sistemas de computación y para desarrollar software de aplicación. Es de destacar en esta área la importancia cada vez mayor de los mecanismos de seguridad informática a nivel de computadoras y redes de computadoras, los cuales requieren tomar como base estrategias generales para integrar soluciones ad hoc para un problema específico. Áreas específicas: Redes de computadoras, sistemas para arquitecturas paralelas y distribuidas, control de procesos y sistemas de tiempo real.

Los avances en las tecnologías de la información y comunicaciones de las últimas décadas han dado origen a los sistemas de información de próxima generación. Estos sistemas cambian radicalmente la forma en que las personas, instituciones y empresas aprovechan la tecnología. Un sistema de información de próxima generación se caracteriza por obtener, procesar, almacenar, distribuir y presentar información útil para apoyar al análisis, coordinación, control y toma de decisiones en diversos ámbitos de la sociedad como son educación, salud y movilidad, entre otros. Las áreas de investigación específicas que se abordan en este LGAC son: sistemas distribuidos, computación sustentable, cómputo ubicuo, recuperación y acceso a la información, sistemas de información geográfica, arquitecturas de software, sistemas de aprendizaje adaptativo, sistemas ciberfísicos, interacción humano-computadora, computación de alto rendimiento y computación científica. ​