流程工业综合自动化国际合作联合实验室面向流程工业高效化和绿色化的重大需求，以实现智能优化制造为目标，开展基础研究与前沿高技术研究；建立数据驱动的复杂过程工业智能建模、控制与优化决策理论与技术；建立科学研究与教学和人才培养深度融合的创新人才培养机制，使具有中国特色的自动化专业处于国际先进水平。
联合实验室拥有4支国家自然科学基金委创新研究群体、2个学科创新引智基地（111计划），与美国、英国等国家一流高校合作密切，实验室团队有海内外院士、IFAC Fellow 、IEEE Fellow 、特聘教授、长江学者等高层次人才。联合实验室拥有一流的科研环境，建设了智能建模、控制和优化决策算法实验研究平台，基于大数据、互联网和云计算的工业过程智慧控制系统、监控系统、决策系统和工业全流程一体化控制系统技术的实验研究平台。联合实验室不断创新机制，在复杂工业过程智能运行优化控制方面取得了国际领先的研究成果，多次获得国际会议和国际著名期刊最佳论文奖，并在大型全流程生产线建立节能降耗效果显著的综合自动化示范系统，获得多项国家科技奖励。实验室依托流程工业综合自动化国际合作联合实验室和两支111引智基地“一体化过程控制学科创新引智基地2.0”与“智能工业数据解析与优化创新引智基地”，开展广泛的国际合作。平均每年国际知名学者来访40余人次。海外知名教授10余人到实验室做长期学术休假。主办国际会议20余次，其中2014年主办的WCICA 2014有1200余位学者共襄大会，盛况空前；第10届国际自动控制联合会化工过程先进控制年会（ADCHEM 2018）是创会以来首次在中国大陆召开，此次参会正式代表人数230余人（外宾参会人数137人），实验室主任柴天佑院士为大会作特邀报告，是该会有史以来第一位作大会特邀报告的中国学者。2024 年度，美国工程院院士 Tamer Basar 教授、瑞典工程院院士 Karl Henrik Johansson 教授和 IFAC（国际自动控制联合会）前主席 Pedro Albertos 教授 3 名学术大师来引智基地讲学和工作。加拿大工程院院士、约克大学陕晋军教授和墨西哥科学院院士、墨西哥国立大学余文教授 2 位海外学术骨干来引智基地进行半年学术休假、与引智基地国内研究人员开展人科研合作。陕晋军教授为引智基地的研究人员和研究生开设了《自适应决策在自动驾驶车辆中的应用》等系列前沿讲座。希腊亚里士多德大学 Antonis Ioannis Vardulakis 教授、新加坡制造技术研究院李响研究员、澳大利亚拉筹伯大学王殿辉教授、瑞典 ABB 研究中心庞智博教授和英国德蒙福特大学杨圣祥教授 5 位海外学术骨干驻基地工作 1 个月以上。2024 年度，海内外联合承担国家创新引智计划等国际合作项目 5 项，实验室在研国际开放课题 8 项，国际开放课题共发表国际期刊论文26 篇（其中 IEEE 汇刊和 IFAC 会刊系列论文 14 篇）。2024 年度，实验室邀请到瑞典皇家工程院院士、瑞典皇家理工学院 Karl H. Johansson 教授，西班牙瓦伦西亚理工大学 Pedro Albertos 教授，美国佛罗里达理工学院 Hector Gutierrez 教授，加拿大工程院院士、加拿大维多利亚大学施阳教授，墨西哥科学院院士、墨西哥国立理工学院余文教授，加拿大工程院院士、加拿大约克大学陕晋军教授等 71 位国际著名学者作学术报告共计 77 次。为拓宽博士研究生的国际视野，提高博士生的培养水平，并进一步拓展与国际领先实验室的合作交流，实验室2024年派出6名优秀博士研究生赴海外联合培养，期间进行合作科研并进修相关课程。联合实验室所取得的成果获得国际权威专家的高度评价，IEEE 控制系统协会三任主席Francesco Bullo教授、Maria Elena Valcher教授和Roberto Tempo 教授来访实验室后均在业界顶级期刊IEEE Control Systems Magazine上撰文赞扬实验室。