CIMAT está organizado en cuatro áreas principales de investigación:

Matemáticas Básicas, Probabilidad y Estadística, Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas

Las cuatro áreas de investigación mantienen relaciones de colaboración con investigadores y departamentos homólogos en instituciones nacionales e internacionales, lo que favorece, entre otras cosas, la generación de conocimiento científico y su publicación en co-autorías, la presencia de reconocidos investigadores en visitas y estancias académicas en CIMAT y la organización de eventos académicos con participación internacional.