Irene Mittelberg ist Professorin für Sprachwissenschaft und kognitive Semiotik am Human Technology Centre (HumTec) der RWTH Aachen, wo sie das interdisziplinäre Forschungsprojekt Natural Media & Engineering leitet. Sie ist außerdem Co-Direktorin des Aachen Center for Sign Language and Gesture (SignGes) und war Vorstandsmitglied der International Association for Researching and Applying Metaphor (RaAM).

Zu ihren Forschungsschwerpunkten zählen das Zusammenspiel von Kognition, Sprache und redebegleitender Gestik (wobei sie beispielsweise auch Verbindungen zu Ästhetik und Kunstgeschichte zieht), sowie die empirisch-fundierte Integration von klassischen semiotischen Theorien (C.S. Peirce, Roman Jakobson) und neueren Ansätzen zu Sprache, Kognition und multimodaler Kommunikation ('embodied cognition').