本实验室于1990年1月经科技部批准成立（1987年7月开始筹建），依托清华大学建设，是国家级重点实验室。实验室主任为朱小燕教授（日本名古屋工业大学博士，清华大学计算机系教授、博士生导师，北京市计算机学会副理事长）。
实验室现有人员54名，其中院士2人、正教授30人（博士生导师20人）、副教授8人，31人具有博士学位，中青年占61%。实验室科研实力雄厚，1990年至2003年间三次参加国家自然科学基金委受科技部委托组织的专家组评估，均被评为优秀实验室，1994年获国家"金牛奖"，1997年被科技部列为重点实验室。
实验室主要从事人工智能基础与应用基础研究，是智能信息处理、机器学习等领域的重要研究基地。

本实验室面向人工智能前沿领域，提供以下技术服务：
1.人工智能基础理论研究服务：开展人工智能基本原理、基本方法的基础与应用基础研究，提供智能信息处理、机器学习、智能控制及神经网络理论等技术咨询与联合攻关
2.智能信息处理服务：提供模式识别、自然语言处理、信息提取、智能问答系统、生物领域文本信息处理及新一代智能信息获取等技术研发服务
3.机器学习与神经网络应用服务：提供机器学习算法开发、神经网络建模与应用、智能数据分析及预测模型构建等技术支持
4.智能机器人与智能控制服务：开展智能机器人技术研发，提供智能控制系统设计、机器人应用系统集成及自动化解决方案
5.多媒体智能处理服务：提供声音处理、计算机图形图像处理、文字识别、语言处理及多模态信息融合等技术开发服务
6.系统集成与成果转化服务：依托多学科交叉优势，提供人工智能应用技术与系统集成服务，推动科研成果产业化