Математическая лингвистика и машинный перевод (МП) были теми областями, где А.А. видел широкие возможности практического применения развиваемых им методов кибернетического анализа и математического программирования. Вместе в тем он считал, что велика методологическая ценность исследований в этом направлении, поскольку задачи МП порождают принципиально новый класс кибернетических проблем. Лингвистика и МП привлекли его внимание уже в 1954 г.

А.А. рассматривал естественные языки, а также искусственные языки разных типов (например, языки программирования) как сложные и разветвленные системы кодирования информации. Разработка рациональных методов перевода текстов с одного языка на другой требует формализации и систематизации основных понятий лингвистики, что позволило бы применять для их анализа строгий математический аппарат. Вклад А.А. в развитие указанных областей состоит не столько в получении конкретных результатов, сколько в определении стратегии всего направления, в постановках задач, для решения которых он привлекал лингвистов (А.А. Реформатский, Н.А. Мельчук, Т.Н. Молошная и др?) и математиков (О.С. Кулагина, Г.П. Багриновская и др.). В этом взаимодействии А.А. стремился к сбалансированному соотношению между теоретическими исследованиями и их практическим применением.

<>Весьма интересная работа в области автоматического перевода текстов с одного языка на другой проделана под общим руководством профессора А. А. Ляпунова  двумя группами научных сотрудников, из которых одна возглавляется О. С. Кулагиной, а другая — Т. Н. Молошной.

Группа О. С. Кулагиной составила программу для перевода с помощью машины «Стрела» текстов с французского языка на русский, а группа Т. Н. Молошной — программу для перевода на той же машине текстов с английского языка на русский.<> В основу этой программы положен другой принцип перевода, основанный на структурном анализе английского и русского языков.<>  (А.И. Китов и Н.А. Криницкий «Электронные цифровые машины и программирование»)

Для реализации МП А.А. формулировал, с одной стороны, задачи внутрикибернетические (строение алгоритмов, приближенная алгоритмизация, кодировка, машинный эксперимент и др.), с другой стороны, - задачи лингвистические (выяснение структурно-лингвистической иерархии языков, их классификации, эволюции и др.).

А.А. указывал на важность сопоставления локальных алгоритмов МП с другими алгоритмами, в которых осуществляется "перевод" одного класса объектов в другой класс. В качестве таких задач А.А. выделял синтез контактных схем, реализующих данную функцию алгебры логики, упрощение дизъюнктивных нормальных форм (ДНФ), трансляторы в программировании.

Исследования по МП позволили ввести в практику одной из труднейших областей кибернетики - теорию распознавания образов - лингвистические методы распознавания. Эти методы нашли применение при решении задач, связанных с распознаванием сложных образов (фотоснимков, химических соединений, чертежей и т.п.).

Многие из задач, поставленных А.А. в области кибернетической лингвистики и МП, еще не решены и продолжают быть актуальными.