Η έρευνα αποτελεί βασική προτεραιότητα του προγράμματος μεταπτυχιακών σπουδών.
Οι φοιτητές εντάσσονται στις ερευνητικές ομάδες των διδασκόντων, στο πλαίσιο των οποίων εκπαιδεύονται σε σύγχρονες ερευνητικές μεθόδους και εκπονούν διπλωματικές εργασίες.
Οι ερευνητικές ομάδες δραστηριοποιούνται σε πεδία όπως η οπτική και πολυαισθητηριακή αντίληψη, η άρρητη μάθηση, η υπολογιστική προσομοίωση νοητικών και πολύπλοκων συστημάτων, η αναγνώριση προφορικών και γραπτών λέξεων, η αντίληψη του χρόνου κ.ά.
Τα ερευνητικά αποτελέσματα, με συμμετοχή των μεταπτυχιακών φοιτητών, ανακοινώνονται σε ελληνικά και διεθνή επιστημονικά συνέδρια και δημοσιεύονται σε διεθνείς επιστημονικές επιθεωρήσεις υψηλού κύρους μετά από κρίση.
Οι διδάσκοντες του προγράμματος συνεργάζονται με ερευνητές από ιδρύματα όπως το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), το Ινστιτούτο Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών (ΙΙΒΕΑΑ), καθώς και από τομείς άλλων τμημάτων του ΕΚΠΑ όπως Ιατρικής, Γλωσσολογίας, Ψυχολογίας κ.ά. Επίλεκτοι φοιτητές του προγράμματος υποστηρίζονται οικονομικά από ερευνητικά προγράμματα στα οποία συμμετέχουν οι διδάσκοντες, σε συνεργασία με άλλα ιδρύματα του εσωτερικού και του εξωτερικού.
