2009年3月期決算(2008年度)は、主に半導体分野などの不振が響き、営業損益で62億円、当期損益では2966億円の赤字となった[44]。決算発表で社長の矢野薫は「不採算事業の撲滅」を掲げ、経費の見直しとともに人員削減にも取り組むと述べた[44]。この方針の一環として、2009年度中に国内研究員の約15%(約150人)を製品開発や営業、SEなどの事業部門に異動させる方針と報じられた[45]。
2010年(平成22年)、6月13日、NEC東芝スペースシステムが主製造業者として製造した「はやぶさ」が世界初の地球重力圏外にある天体からのサンプルリターンに成功して地球に帰還する。
同年、携帯電話事業を分社化し、NECカシオ モバイルコミュニケーションズ(後にNECモバイルコミュニケーションズに改称)を設立する。また半導体子会社のNECエレクトロニクスはルネサス テクノロジと合併しルネサス エレクトロニクスとなった。
2011年(平成23年)1月27日、1980年代から国内シェア首位のPC事業を分社化し、世界シェア4位のレノボとともに合弁会社を設立すると発表した。これにより国内最大手のPC事業グループが誕生した[46]。
これらの統合による規模のメリットによって、パーソナルプロダクトのコストダウンやシェア拡大を目指す一方で、成長市場であるクラウドやスマートグリッドなどのビジネス・社会インフラ関係の分野での事業創出を図っている[47]。
2012年3月期決算(2011年度)は、営業利益は737億円となったものの、最終当期損益は1103億円の赤字で2期連続の赤字となる[48]。決算発表では、スマートフォンの伸び悩みやタイでの洪水によるサプライチェーンへの影響といった事業面での事情のほか、繰延税金資産の見直し、構造改革特別費用405億円の計上が赤字の要因として挙げられた[48]。これに先立って同年1月には業績の下方修正とともに1万人の人員削減を含む事業構造改革の実施を発表していた[48]。2013年3月決算期(2012年度)は304億円の当期利益に回復した[49]。
2011年に、SDN(Software Defined Network)を実現するOpenFlow技術を世界で初めて製品化したUNIVERGE PFシリーズを発売する[50]。2013年(平成25年)には、SDN戦略本部を設立し[51]、世界で初めて通信キャリア向けネットワークのSDN仮想化ソリューションを発売する[52]など、SDNを新しい事業の柱として据える方針を打ち出した[53]。しかし、SDNの先駆的な実用化に成功しながらシスコシステムズなどに市場の主導権を奪われたと、2017年の時点で指摘されている[31]。
2010年代にはシンガポールにセキュリティ関連事業の拠点「グローバルセーフティ事業部(GSD)」を設置[54]。
携帯電話はフィーチャーフォンの時代には2001年から2004年までの4年間国内シェアトップを占めていたが、2011年には7位まで落ち込んだ[55]。2011年発売のMEDIASによりスマートフォンに参入したものの、2013年7月に事業撤退を発表した[56]。フィーチャーフォンの開発は継続するとしたが、パーソナル事業から社会インフラ事業へのシフトがますます鮮明となる。フィーチャーフォンのみとなった携帯電話事業は2016年3月に、NECモバイルコミュニケーションズを解散する形で再びNEC本体直轄となった[57]。携帯電話事業の縮小をめぐっては、2012年に東京国税局の税務調査で、海外事業からの撤退に絡んで要求され支払った補償金などが交際費と認定され、約100億円分の所得隠しを指摘される事態も付随して起きた[58]。
2010年代半ばからはビッグデータ、IoTや人工知能(AI)関連に注力するようになる。2014年4月にはビッグデータ戦略本部を新設した。2015年6月、ものづくりソリューションとして「NEC Industrial IoT」というサービスの提供を開始した[59]。2016年6月には産業技術総合研究所と共同で「産総研‐NEC 人工知能連携研究室」を設立[60]、7月には人工知能技術を集結した「NEC the Wise」ブランドを策定した[61]。
2016年4月、FinTech事業開発室を新設した[62]。また、大阪大学内に次世代コンピューターの基盤技術を開発する「NECブレイン・インスパイヤード・コンピューティング協働研究所」を設立した[63]。
同月、2016年度(2017年3月決算期)の決算より、国際財務報告基準(IFRS)を適用することを発表した[64]。