Khó có thể khoanh vùng các lĩnh vực lý thuyết một cách chính xác; Nhóm nghiên cứu đặc biệt về thuật toán và lý thuyết tính toán của tổ chức ACM nói rằng:

"Lĩnh vực tin học lý thuyết được hiểu theo nghĩa rộng để bao hàm các thuật toán, cấu trúc dữ liệu, lý thuyết độ phức tạp tính toán, tính toán phân tán, tính toán song song, VLSI, học máy, sinh học tính toán (computational biology), địa lý tính toán (computational geometry, lý thuyết thông tin (information theory), mật mã học, tính toán lượng tử (quantum computation), đại số và lý thuyết số tính toán, kiểm định và ngữ nghĩa chương trình, lý thuyết ô-tô-mát (automata theory), và nghiên cứu về tính ngẫu nhiên (study of randomness). Các công trình trong lĩnh vực này thường được phân biệt với các lĩnh vực khác bởi nhấn mạnh vào kỹ thuật và tính chặt chẽ toán học."