黄大年团队主要研究方向为智能机器人、传感、信息处理、机器学习、数据挖掘等，运用计算机有效地解决视觉化的实际问题。
智能机器人利用各种感知器可以识别不同环境中的物体，检测物体的运动轨迹，对目标进行准确定位，传感器可以采集周围的物理数据，如温度、声音、磁场等，反馈至信息处理系统，机器学习则是从大量数据中挖掘出实际问题的规律，更新和改进模型，帮助后续模型更好地解决实际问题。
数据挖掘则利用大量历史数据寻求规律，为企业决策提供决策支持。
拓展方面，黄大年团队还在跨智能实验室以及其他研究机构之间建立合作关系，将机器学习、传感技术应用于机器人类的控制、地形环境的建模分析、图像处理以及图像识别等多个方面，推进机器人技术的发展。
