Professor Wrobel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Aspekten der Digitalisierung, insbesondere mit intelligenten Algorithmen und Systemen zur Analyse großer Datenmengen und dem Einfluss von Big Data/Smart Data auf die Nutzung von Informationen in Unternehmen und der Gesellschaft. Er ist Autor einer großen Zahl von Publikationen in den Gebieten des Data Mining und des Maschinellen Lernens, Mitglied des Herausgeber-Gremiums mehrerer führender Fachzeitschriften und Gründungsmitglied der »International Machine Learning Society«. Von der Gesellschaft für Informatik wurde er als einer der prägenden Köpfe der deutschen KI-Geschichte ausgezeichnet.

Als Sprecher der »Fraunhofer-Allianz Big Data und Künstliche Intelligenz«, Direktor des »Fraunhofer-Forschungszentrums Maschinelles Lernen«, Co-Sprecher des Kompetenzzentrums Maschinelles Lernen Rhein-Ruhr (ML2R), stellvertretender Vorsitzender des »Fraunhofer-Verbundes für Informations- und Kommunikationstechnologie« und Sprecher der Fachgruppe »Knowledge Discovery, Data Mining und Machine Learning« der Gesellschaft für Informatik engagiert er sich national und international für die Themen Digitalisierung, intelligente Nutzung von Big Data und Künstliche Intelligenz.