本实验室于1984年1月经科技部批准成立，依托中国科学院自动化研究所建设，是我国最早成立的国家重点实验室之一。实验室主任为谭铁牛教授（博士，模式识别与计算机视觉研究员）。
实验室现有固定科研人员近百人，45岁以下年青人约占80%，形成了年轻学术带头人为核心、青年科研骨干为主体的研究梯队。拥有中科院"百人计划"引进人才7人、国家杰出青年基金获得者4人、外籍职工2人。
实验室科研实力雄厚，目前承担90余项科研项目，包括973项目、国家自然科学基金重大重点项目、863项目等。每年发表论文百余篇，拥有专利300余项，获国家自然科学二等奖1项、国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项。

本实验室面向国家战略需求，以模式识别基础理论、图像处理与计算机视觉、语音语言信息处理为主要研究方向，提供以下技术服务：
1.模式识别基础理论与算法服务：提供人类模式识别机理研究、有效计算方法开发，为智能系统提供关键技术支撑
2.计算机视觉与图像处理服务：提供图像识别、目标检测、图像分析、视频理解等计算机视觉技术研发与应用解决方案
3.语音与语言信息处理服务：提供语音识别、语音合成、自然语言处理、语音语言信息分析等技术服务
4.智能系统开发服务：基于模式识别核心技术，开发面向各行业的智能系统，提供从算法到系统的全链条技术支持
5.脑影像与脑网络分析服务（依托副主任蒋田仔团队）：提供脑影像处理、脑网络分析、认知功能评估等技术服务
6.技术咨询与成果转化服务：依托300余项专利和多项国家级奖励成果，提供技术咨询、专利转化、产学研合作及人才培养服务