Кафедра програмної інженерії готує студентів за трьома ступенями вищої освіти: бакалаврів за спеціальністю 121 «Інженерія програмного забезпечення» (освітня програмою «Програмна інженерія»); магістрів за спеціальністю 121 «Інженерія програмного забезпечення» (за програмами «Інженерія програмного забезпечення» та «Програмне забезпечення систем»); докторів філософії – за спеціальністю 121 «Інженерія програмного забезпечення». Навчальні плани узгоджено з міжнародними стандартами підготовки програмістів.
Форми навчання: очна, заочна та заочно-дистанційна.
Студенти мають широкі можливості вільного вибору дисциплін. Деякі предмети викладаються англійською мовою в окремо сформованих групах.
Починаючи з 3 курсу студенти проходять практику в провідних ІТ-компаніях Харкова та України. Договір про співробітництво між кафедрою ПІ ХНУРЕ та компаніями Global Logic, EPAM Systems,NIX Solutions та Sigma Software дозволив створити на кафедрі лабораторії з розробки сучасного програмного забезпечення. Відкрито академічний бізнес-інкубатор «YEP!» та YEP!-клуб, які на базі ХНУРЕ є майданчиком для підтримки студентських ініціатив та стартапів.
Практикується залучення провідних спеціалістів фірм до викладання професійно-орієнтованих дисциплін, здійснюється цільова підготовка студентів старших курсів у формі безкоштовних факультативних занять від компаній.
Під час навчання студенти підвищують свій професійний рівень, беруть участь у роботі семінарів і гуртків, організованих на базі наукових лабораторій. Так, у гуртку «Програміст» студенти здобувають знання та навички з виконання завдань з програмування на різних олімпіадах, у лабораторії GameDev навчають студентів розробляти ігрові проекти, а в проекті «IT Talents» поглиблено вивчають складні алгоритми з практичним їх застосуванням у різних галузях ІТ.
Неодноразово студенти кафедри ПІ посідали призові місця на українських та міжнародних змаганнях з програмування, гідно представляли кафедру та університет на виставках, конкурсах, конференціях та форумах.
В галузі освіти та науки кафедра ПІ співпрацює з Ліннеус університетом м. Вакхо (Linnaeus University), Швеція, а також з Університетом Економіки (WSG) м. Бидгощ, Польща. Студенти мають можливість отримати два дипломи – український і європейський рівнів бакалавра або магістра, а також проходити стажування та брати участь у літніх і зимових школах з програмування.
Основні наукові дослідження кафедри виконуються за напрямами: створення нового покоління обчислювальних систем і технологій; педагогіка в нових освітніх середовищах, дистанційне навчання; проектування систем штучного інтелекту; розробка математичних моделей механізмів людського інтелекту (зору, слуху, сприйняття, пізнавання тощо); розробка формального апарату методів логіки, алгебри, лінгвістичної алгебри і системи логічної підтримки проектування нових інформаційних технологій; сучасні технології інтеграції гетерогенних розподілених джерел даних і парадигма якості програмного забезпечення автоматизованих систем обробки інформації; програмні засоби автоматизованого формування інформаційного простору навчального процесу; інформаційні технології дистанційного навчання та електронної комерції; побудова, розробка і реалізації білінгових систем; інтелектуальний аналіз даних; розвиток основ теорії сегментації та ідентифікації геометричних об’єктів у режимі реального часу для прикладних завдань обробки цифрової інформації; семантичний аналіз зображень; розробка моделей, методів і алгоритмів розпізнавання для біометричних систем; знання-орієнтовані технології класифікації, діагностики і прогнозування ситуацій; розробка підсистем аналізу зображень для системи обробки й аналізу технічної інформації в галузі медичного прогнозування; розробка програмного забезпечення для систем відеоконтролю; розробка моделі навчання і програмного середовища для проведення навчання та перевірки знань у довільній предметній галузі; розробка систем мобільного навчання.