合肥綜合性國家科學中心人工智能研究院按照“一院五中心”進行總體布局，依托中國科學技術大學，會同國內外人工智能高水平研究機構和團隊設立，由院本部和五大聯合研究中心組成。其中，院本部圍繞國家新一代人工智能發展規劃中的基礎理論和共性關鍵技術，依托安徽省在人工智能方面的前期優勢和中科院的人工智能資源優勢，開展腦科學與類腦、感知與認知智能、芯片與傳感器、機器人等方向的基礎理論和關鍵技術研究。

研究院已初步確定與類腦智能技術及應用國家工程實驗室、科大訊飛、埃夫特、中國電科38所、中國電科41所、合工大等優勢高校院所和龍頭企業共建“腦科學和類腦智能”“感知與認知智能”“機器人智能”“智能芯片與智能傳感”“智能通信及工業互聯網”五大聯合研究中心。