Wolfgang Wahlster erforscht die Interaktionen von Mensch und Technik sowie den Einsatz von Künstlicher Intelligenz. Unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ entwickelt er Schnittstellen, mit denen Menschen und Roboter problemlos zusammenarbeiten können. Zentral sind hierbei Algorithmen, die ständig dazulernen und Prozesse optimieren. Mit seinen Forschungen verfolgt der Informatiker das Ziel, den Menschen durch Künstliche Intelligenz und Robotik zu unterstützen. In diesem Feld hat Wolfgang Wahlster zahlreiche Forschungsprojekte mitinitiiert.
Wolfgang Wahlster war von 1982 bis 2018 Inhaber des Lehrstuhls für Informatik an der Universität des Saarlandes. Seit 1988 war er wissenschaftlicher Gründungsdirektor des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) und von 1996 bis 2019 Vorsitzender der Geschäftsführung des DFKI. Seitdem fungiert er als Chefberater des Forschungszentrums. Der Wissenschaftler erhielt zahlreiche Auszeichnungen, wie den Deutschen Zukunftspreis 2001 oder den Donald E. Walker Distinguished Service Award 2013 des Weltverbandes für Künstliche Intelligenz (IJCAI). Eine Ehrendoktorwürde verliehen Wolfgang Wahlster bereits die Universität Linköping, Schweden, die Technische Universität Darmstadt sowie die Universität Maastricht, Niederlande. Die Leopoldina nahm ihn 2004 zum Mitglied auf.
Wahlster arbeitet seit mehreren Jahrzehnten eng mit der Tschechischen Technischen Universität (CTU) zusammen. Aus der Kooperation von DFKI und CTU geht etwa auch das 2019 ins Leben gerufene Forschungs- und Innovationszentrum für fortgeschrittene industrielle Produktion (RICAIP) hervor, das mit rund 50 Millionen Euro von der EU gefördert wird.