A linha de pesquisa de Engenharia de Sistemas e Informação concentra seus estudos em: (1) Metodologias e técnicas para o desenvolvimento de software e na aquisição, representação, gerenciamento, análise e transformação de dados; (2) Aspectos relacionados à gerência de dados, seja na captura dos dados, armazenamento, consulta ou análise; e (3) Projeto de sistemas computacionais interativos para uso humano, juntamente com os fenômenos relacionados a esse uso.
Sendo assim, a linha de pesquisa de ESI engloba as seguintes áreas da computação: Banco de Dados, Engenharia de Software, Interação Humano-Computador e Sistemas de Informação. Banco de dados concentra estudos que tocam em aspectos relacionados à gerência de dados, seja na captura dos dados, armazenamento, consulta ou análise. Essa área investiga técnicas eficientes de processamento de consultas, incluindo processamento distribuído em nuvens ou clusters de computadores. Engenharia de Software busca por métodos, técnicas e ferramentas que auxiliem no desenvolvimento e manutenção de software, contribuindo para seus fundamentos e sua prática. Interação Humano-Computador se concentra em pesquisas visando desenvolver métodos e técnicas para o projeto e avaliação de uma experiência satisfatória para o usuário. Para tanto são estudadas técnicas de interação 2D e 3D, multimodalidade, multissensoriais e adaptativas, e fatores de qualidade como a Usabilidade, User Experience, Acessibilidade e Comunicabilidade com foco no humano. Por fim, Sistemas de Informação é mais amplo, englobando qualquer pesquisa que manipula dados e gera informação através de sistemas digitais e inclui temas como cidades inteligentes, governança de dados e análise de redes sociais.

Concentra estudos que tocam em aspectos relacionados à gerência de dados, seja na captura dos dados, armazenamento, consulta ou análise. Investiga técnicas eficientes de processamento de consultas, incluindo processamento distribuído em nuvens ou clusters de computadores. Exemplos de temas de pesquisas incluem (1) Gerência de Big Data, que consiste em investigar técnicas e métodos para tratar um grande volume de dados de forma eficiente (essas técnicas envolvem múltiplos frameworks de Big Data como o Apache Spark, Hive e Hadoop), (2) Bancos de Dados Polystore, que são sistemas capazes de manter dados em múltiplos SGBDs (e.g., relacional, orientado a grafos, orientado a colunas, etc.) e ao mesmo tempo oferecer capacidades de consulta a esses dados de forma integrada e (3) Gerência de Data Lakes, que são ambientes baseados no conceito schema-on-read onde o usuário carrega seus dados sem se preocupar com o schema associado a eles, e somente no momento da consulta essa estrutura será definida por meio dos metadados.

Busca por métodos, técnicas e ferramentas que auxiliem no desenvolvimento e manutenção de software, contribuindo para seus fundamentos e sua prática. Exemplos de temas de pesquisas incluem (1) Arquitetura de Software, que define como os requisitos são mapeados e atendidos pelo sistema em execução, (2) Arquitetura Orientada a Serviços, que consiste em um modelo de planejamento de estratégia que alinha diretamente aos objetivos de negócios de uma organização, (3) Gerência de Configuração, que se propõe a controlar a evolução dos artefatos de software, fazendo uso extensivo de técnicas de versionamento, (4) Internet das Coisas, que  tem como objetivo conectar os mais variados tipos de objetos físicos entre si e à rede mundial de computadores, de modo a integrar os mundos virtual e físico e construir sistemas complexos capazes de prover serviços e informações de valor agregado aos mais diversos tipos de aplicações, (5) Sistemas de Sistemas, que consistem em um conjunto de sistemas operacional e independentes que trabalham conjuntamente para obter funcionalidades complexas, e (6) Teste de Software, que abrange uma ampla gama de atividades visando avaliar e melhorar a qualidade de software em seus mais variados contextos. 

Agrega um conjunto de campos de pesquisa e prática sobre a computação centrada no humano e se destaca pelo seu caráter interdisciplinar. Se concentra em investigar os fenômenos que acontecem no projeto e uso de artefatos computacionais interativos. Seus objetos principais de estudo incluem: desenvolver métodos e técnicas para o projeto e avaliação de uma experiência satisfatória para as pessoas usuárias; estudar e criar técnicas de interação 2D e 3D multimodais, multissensoriais e adaptativas; e, desenvolver novas tecnologias e investigar fatores de  qualidade como a Usabilidade, User Experience, Acessibilidade e Comunicabilidade para os diversos públicos, domínios e culturas. Exemplos de temas de pesquisas incluem (1) IHC na Sociedade, que consiste em aspectos legais e éticos, questões culturais, governo eletrônico, acessibilidade e etc; (2) Interação com novos dispositivos, que consiste em interfaces inteligentes, multimodais, novos paradigmas de interação e etc; (3) Áreas de Aplicação: saúde, games, cidades inteligentes e etc; (4) Interação entre áreas: educação, inteligência artificial, sistemas colaborativos e etc; (5) Teorias de IHC, que consiste em Engenharia Semiótica, Engenharia Cognitiva e outras abordagens.

“Combinação de recursos humanos e computacionais que inter-relacionam a coleta, o armazenamento, a recuperação, a distribuição e o uso de dados com o objetivo de eficiência gerencial nas organizações” (MEC 98/SBC). Ou seja, todo sistema que manipula dados e gera informação pode ser genericamente considerado como um sistema de informação. Exemplos de temas de pesquisas incluem (1) Cidades Inteligentes, que otimizam a utilização dos recursos para servir melhor os cidadãos, tais como mobilidade, energia ou qualquer serviço necessário à vida das pessoas, (2) Governança de Dados, que consiste em políticas, processos e uma estrutura organizacional para apoiar o gerenciamento de dados corporativos, fornecendo entendimento, segurança e confiança envolvendo os dados de uma organização e (3) Análise de Redes Sociais, que consiste no campo de estudos destinado a investigar a estrutura das relações que conectam indivíduos e como essas relações influenciam comportamentos e atitudes.