Le professeur Ionescu a rejoint l'école de science informatique et de génie électrique de l'université d'Ottawa au début de l'année 1985, où il a consacré son activité à l'enseignement et à la recherche jusqu'à aujourd'hui.
En 1992, il a été professeur invité à l'École nationale supérieure de télécommunications, à Paris, en France, pendant l'un de ses congés sabbatiques. Il a également passé un mois sabbatique à l'Universitat Politecnica de Catalunya à Barcelone, en Espagne.
Ses recherches à l'Université d'Ottawa couvrent plusieurs domaines tels que l'intelligence artificielle, la vision artificielle, l'informatique distribuée et le contrôle des réseaux. Ses contributions aux systèmes experts, au traitement des images, à la logique temporelle, aux événements discrets et aux systèmes en temps réel se sont concrétisées par une série d'articles et un livre édité. Il a obtenu une série de subventions de recherche industrielles et gouvernementales. Ses recherches ont été soutenues par CITO, Nortel, Newbridge, AT&T, Cplane et le CRSNG.
Le professeur Ionescu a fondé au début de 1988 le Laboratoire de recherche en intelligence artificielle de l'Université d'Ottawa et, en 1999, le Laboratoire de recherche en informatique de réseau et en contrôle (NCCT), qu'il dirige actuellement.
Au cours de sa carrière à l'Université d'Ottawa, le professeur Ionescu et ses collaborateurs ont mis au point de nouvelles méthodologies dans le domaine des systèmes experts et d'apprentissage, de la logique temporelle, du contrôle des systèmes à événements discrets, du traitement des images et de la vision artificielle, où son équipe s'est concentrée, entre autres, sur l'identification d'objets et la reconstruction d'objets en trois dimensions. Dans le domaine des télécommunications, il a dirigé des recherches sur la gestion des réseaux, l'architecture des réseaux de nouvelle génération, l'informatique distribuée, etc. Sa conception et sa mise en œuvre de la première plate-forme de gestion de réseau distribuée ont fait l'objet d'étroites collaborations avec Nortel, Newbridge et des entreprises américaines. Sa vision des réseaux a aidé Telecom Ottawa à mettre en œuvre le premier réseau métropolitain Ethernet à très haut débit (10G) entièrement contrôlé par une plate-forme logicielle fournie par Diatem Networks, une société fondée par le professeur Ionescu. Son équipe de recherche, sous sa supervision, a conçu et mis en œuvre un réseau de nouvelle génération connu sous le nom de NCIT*net 2.
Ces dernières années, ses recherches se sont concentrées sur des sujets liés aux environnements collaboratifs basés sur le web, et une plateforme complexe appelée UC-IC a été construite. Une version plus légère, Watch-Together, a également été créée et une application Facebook a été mise à la disposition des utilisateurs. Sa collaboration avec le Centre d'études avancées IBM de Toronto a conduit à des développements théoriques et expérimentaux dans le domaine de l'informatique autonome. Ceux-ci ont été appliqués au domaine de l'informatique en nuage. Plus récemment, son équipe a été impliquée dans le contrôle gestuel, une activité qui a produit une nouvelle caméra IR 3D, et une série d'algorithmes et d'applications pour le contrôle des jeux électroniques, des appareils électroniques grand public tels que les téléviseurs, les décodeurs ou les ordinateurs portables, et les téléphones mobiles (Mgestyk).