Die Theoretische Informatik behandelt die mathematischen Grundlagen und formale Methoden der Informatik. Die Abteilung beschäftigt sich sowohl mit formalen Sprachen als auch mit Berechenbarkeitstheorie und Komplexitätstheorie.  

Wie der Name des Lehrstuhls andeutet, spielen die Formalen Sprachen dabei eine zentrale Rolle, sie sind ein grundlegendes Mittel der theoretischen Informatik um Problemstellungen zu Formalisieren. Die Berechenbarkeitstheorie beschäftigt sich aus mathematischer Sicht mit der Idee der Berechnung und des Algorithmus. Verschiedene Modelle zur Fassung der Idee der Berechnung werden betrachtet und deren Möglichkeiten erforscht. Neben der Frage, wie ein Problem algorithmisch gelöst werden kann, ist auch die Frage nach der Effizienz einer solchen algorithmischen Lösung fundamentaler Bestandteil der Informatik. Die Komplexitätstheorie beschäftigt sich mit der Frage, welchen Ressourcenaufwand die Lösung eines Problems erfordert.