Ses intérêts de recherche incluent les thèmes suivants : ingénierie des connaissances, ingénierie ontologique, ingénierie des systèmes intelligents, architectures d’agents cognitifs, fouille de données éducationnelles, apprentissage machine et systèmes tutoriels intelligents.
Depuis 1997, les travaux de recherche du professeur Nkambou ont bénéficié de l’appui financier de plusieurs programmes de subvention : CRSNG (découverte, Engage, RDC), FRQNT (individuel), FRSQC (équipe), FCI, ANR, etc. Ses travaux ont donné lieu à plus de 120 publications (revues, livre, chapitres de livre et article de conférence). Il détient une grande expérience en matière de coordination, de gestion et de leadership de projets et d’équipe de recherche. Il a mené plusieurs projets de recherche financés portant sur des sujets variés: l’élaboration de modèles d’agents artificiels affectifs dotés d’une intelligence émotionnelle (FRQNT, FRQSC), le développement de méthodes d’extraction de connaissances et d’ingénierie ontologique (CRSNG, Hydro-Québec), ou plus récemment, le développement de nouveaux algorithmes et modèles d’apprentissage profond pour la prédiction et la classification de comportements dans de contextes variés (CRSNG, FRQSC, BMU). Il a dirigé le laboratoire de recherche GDAC de 2000 à 2010 et de 2016 à 2018. Il a également dirigé le programme de doctorat en informatique cognitive du 1er juin 2009 au 31 Décembre 2013. Il est membre fondateur de l’Institut des Sciences Cognitives et a été le responsable du pôle ‘apprentissage’ et membre du comité de direction de cet institut de 2003 à 2013.