主要研究方向包括計算智能，機器學習，大數據和生物信息學。生物醫學大數據的高維度、高噪音、弱標註、非結構化、多批次等問題使得傳統的計算機方法面臨嚴峻的挑戰。近年來，梁勇教授基於機器學習方法在大數據處理技術的研究與應用方面做出了多項成果。