自动化与智能科学系是在1972年成立的自动控制专业基础上组建而成，是全国高校中最早设立该专业的单位之一。根据国家对该领域创新人才的迫切需要，2004年南开大学首批建立了“智能科学与技术”专业，并于2006年正式招生。1990年获得控制理论与控制工程博士学位授权，2011年获批控制科学与工程一级学科博士/硕士点授权。
自动化与智能科学系现有教师35人，其中教授11人、副教授（副研究员）18人，具有博士学位教师32人，有1人获得万人计划科技创新领军人才、1人获得国家杰出青年科学基金、4人入选教育部新世纪优秀人才支持计划、2人入选南开大学百名青年学科带头人培养计划。
本系下设两个本科专业：自动化专业、智能科学与技术专业。除本科专业外，还在控制科学与工程、运筹学与控制论硕士点招收硕士研究生，在控制工程专业学位硕士点招生，在控制科学与工程、运筹学与控制论2个博士点招收博士研究生。此外，自动化与智能学科还拥有控制科学与工程博士后流动站。支撑本学科学生学习、科研的国家及省部级平台主要有3个：国家级计算机与控制工程虚拟仿真实验教学中心，天津市智能机器人技术重点实验室，机器人控制理论与方法国家科技部863计划网点实验室。
自动化专业是一个具有明显特色和优势的应用性工学学科。自动化专业的培养目标是：培养在国民经济各个领域运用自动化技术和计算机应用技术来从事系统分析、设计、开发与研究的高级复合型专业人才。使学生在自动控制、计算机技术和信息处理技术等方面掌握坚实的专业基础知识，具有很强的实验动手能力和软件编程能力，能够进行控制系统和信息系统的分析、设计与开发，毕业后能够胜任自动控制、系统分析与决策、信息处理及计算机应用等多方面的科学技术研究与开发工作，有广泛的择业领域。就业去向主要是在国家重要研究机构和大型企业从事自动化工程设计、通信技术开发及计算机应用等方面的重要工作，有广泛的择业领域。
开设的主要专业课程包括：自动控制原理、现代控制论、电工学基础、模拟与数字电路、运筹学、自动检测技术与系统、嵌入式控制、系统建模与辨识、微分方程与复变函数、工程制图、控制系统计算机仿真、过程控制系统、机器人学导论、人工智能、计算机控制系统与技术、微机原理与汇编语言、高级语言程序设计、数据库原理及应用、计算机网络等。
智能科学与技术及其应用已经逐步发展成为信息技术创新的重要生长点，是面向前沿高技术，具有广阔发展前景和巨大应用需求的新型专业。该专业以光、机、电系统的单元设计，总体集成及工程实现的理论、技术与方法为主要内容，培养具备基于计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等科学与技术，进行信息获取、传输、处理、优化、控制、组织等并完成系统集成的，具有相应工程实施能力，具备在相应领域从事智能技术与工程的科研、开发、管理工作的、具有宽口径知识和较强适应能力及现代科学创新意识的高级技术人才。该专业的毕业生可以成为在相关领域的研发中迫切需要的智能技术与工程方面的专业人才；也可以面向产业需求，在信息技术、智能家居、控制工程等领域从事智能信息采集与处理、智能系统设计与集成等方面的教育、开发与研究工作；还可以在与智能科学与技术相关的诸多方向继续深造。
主要专业课程有：自动控制原理、现代控制论、光学工程基础、机械工程基础、智能科学技术导论、电路基础、模拟与数字电路、机器人学导论、计算机原理、高级语言程序设计、计算机网络、数据结构、数据库系统原理、智能技术、智能工程等。
自动化与智能科学系科研空气浓厚，学术思想活跃。下设智能预测自适应控制研究室、计算智能与信息安全实验室、智能系统与金融工程实验室、智能感知与人机交互实验室、控制优化与物流管理研究室。还设有两个校级科研机构：机器人与信息自动化研究所，物流技术研究中心。近5年来承担各类科研经费近6000万元，其中各类国家级科研经费超过4000万元，杰出青年项目1项、基金委大仪器项目2项、重点项目1项。近5年发表期刊论文300余篇，其中8篇论文入选ESI高被引论文榜单；获第七届吴文俊人工智能自然科学奖一等奖(唯一的一等奖)1项，天津市自然科学二等奖1项（唯一单位），天津市技术发明二等奖1项（唯一单位），中国自动化学会（CAA）高等教育教学成果一等奖1项。