ICM UW zaangażowane jest w interdyscyplinarne badania naukowe oparte na modelowaniu matematycznym, symulacjach i modelowaniu komputerowym, obliczeniach wielo- i wielkoskalowych oraz dydaktyką w powyższych obszarach.
Naukowcy z ICM badają problemy związane z lotnictwem cywilnym (współpraca z ICAO) czy modelowaniem procesów społecznych. Zajmują się także najbardziej aktualnymi wyzwaniami, takimi jak choroby odzwierzęce (w tym SARS-CoV-2), modelowanie przebiegu Covid-19 w Polsce (Model epidemiologiczny ICM) oraz identyfikacją czynników genetycznych aktywacji syndromu PIMS (Paediatric multisystem inflammatory syndrome) – wszystko w oparciu o zasoby Big Data.
Od 1997 roku numeryczna prognoza pogody jest jednym z głównych działań jednostki. Portal internetowy METEO.PL z prognozą dla Europy Środkowej, odwiedza co roku ponad 200 milionów osób, co czyni go jednym z najpopularniejszych serwisów pogodowych w Polsce.
Laboratorium Analiz Wizualnych ICM od ponad 20 lat z powodzeniem rozwija i wykorzystuje własne oprogramowanie do wizualizacji danych (VisNow). Kompetencje zespołu obejmują wizualizację naukową, analizę wizualną, komputerową diagnostykę medyczną oraz inne obszary. Od 2020 roku rozwój VisNow zrobił krok w kierunku społeczności open-source i jest teraz rozwijany przez stowarzyszenie visnow.org, nadal przy znaczącym wkładzie ICM i oryginalnego zespołu VisNow.
Zespół sieciowy ICM uczestniczył w wielu nowatorskich rozwiązaniach sieciowych, zarówno pod kątem wysokiej przepustowości, jak i małych opóźnień. W ostatnich latach inżynierowie ICM utworzyli linię produkcyjną między Warszawą a Singapurem z przepustowością do 100 Gb/s na odległości 19800 km po linii światłowodu CAE-1 (Collaboration Asia Europe-1).