西垣社長体制下において、不採算事業のリストラとガバナンス強化施策に従い、家電分野から撤退した。1999年（平成11年）12月には、DRAM事業部門を分社化し、NEC日立メモリ（エルピーダメモリに改称後、会社更生法適用により、現・マイクロンメモリジャパン）を設立する。また、2000年（平成12年）4月には、社内カンパニーとしてNECソリューションズ・NECネットワークス・NECエレクトロンデバイスを設立したが、2002年（平成14年）11月に半導体関連部門のNECエレクトロンデバイスをNECエレクトロニクス（現・ルネサスエレクトロニクス）として分社化、カンパニー制自体も導入からわずか3年後の2003年（平成15年）4月に金杉社長体制において廃止された。総合電機メーカーとしての暖簾を下ろし、C&Cコンセプトに立ち戻り、コンピュータシステム及び通信を中心とした電機メーカーへ転換した。2001年（平成13年）、創立100周年記念事業として、玉川事業場の一部を高層ビル群に建て替えた（NEC玉川ルネッサンスシティ）。年間の売上が5兆4097億円と過去最大に達した（2016年度の二倍以上）。2002年（平成14年）には、「地球シミュレータ」を完成させ、日米スパコン貿易摩擦以降初めてスーパーコンピュータの世界最速を記録し、コンピュートニク・ショックとも呼ばれた。2004年（平成16年）11月、アビームコンサルティングと業務提携し、グループに加えることで、ビジネスコンサルティングとITサービスを強化する。また、通信ネットワークのインターネット化・IP化を進め、次世代電話網のNGN (Next Generation Network) に関しては、IT/NW機器業界では一番早くから対応を進めている。1988年よりNASDAQに米国預託証券（ADR）を上場していたが、米国の監査法人から求められていた保守・サポートサービスと製品が一体になった「複合契約」の収益分析が完了しなかったため、上場維持に必要なSECに対する2006年3月期の年次報告書を提出できず、2007年10月に上場を廃止した。その後、SECとの間では2008年6月に和解が成立した。また、この関連で2006年の中間決算より、日本国内向けの財務諸表の作成基準を従来の米国基準から日本基準に変更している。2007年（平成19年）4月、日産自動車とともに自動車アプリケーション用リチウムイオン電池の開発を行うオートモーティブエナジーサプライを設立した。2010年にはリチウムイオン電池専門のNECエナジーデバイスを設立（2017年に両社ともに株式を売却する方針と発表、2019年3月売却予定）。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、80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。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。また、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。2011年から南アフリカ共和国に現地法人を設置して積極的に事業展開している。2012年（平成24年）4月、スマートエネルギー事業本部を設立。同年、東京国税局の税務調査で、海外の携帯電話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ている。2013年（平成25年）、SDN戦略本部を設立し、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など、SDNを新しい事業の柱として据えている。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。2011年発売のMEDIASより参入していたスマートフォン事業からの撤退を発表。フィーチャーフォンの開発は継続するが、2001年から2004年までの4年間トップを占めていた国内シェアは、2011年には7位まで落ち込んでいる。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。2014年4月、ビッグデータ戦略本部を新設した。2014年5月、NECエナジーソリューションズを北米に設立。同年、アジア・アフリカ・ヨーロッパ間とアンゴラ・ブラジル間の2件の海底ケーブル敷設を受注している。後者については国際協力銀行・三井住友銀行・日本貿易保険の協調融資が活用される。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。2015年12月、1960年代より開発で先行し、常にトップグループを走り続けてきたオフィスコンピュータの製造より撤退。同製品の市場規模の縮小により採算が悪くなった影響である。コンビニエンスストアやホテルなどの稼働中のバックオフィス用コンピュータは独占状態に近く、保守サポートは2023年まで継続する。2016年3月、フィーチャーフォンのみとなった携帯電話事業は、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。2016年4月、FinTech事業開発室を新設した。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。2016年6月、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」を設立した。2016年7月、人工知能技術を集結した「NEC the Wise」ブランドを策定した。2016年12月、人工知能を活用したがん治療用ワクチンの開発を担う新会社「サイトリミック」を設立。2017年度の決算より、国際財務報告基準 (IFRS) を適用。2017年5月、東京大学地震研究所とハンガリー科学アカデミー・ウィグナー物理学研究センターと「ミュオグラフィ」測定システムの共同開発を開始すると発表。2017年12月、インドネシア共和国の気象気候地球物理庁より広域防災システムを受注。2018年1月、イギリスのITサービス会社ノースゲート・パブリック・サービシズの買収を発表。この買収により海外セーフティ事業を強化する。また、地球観測衛星「ASNARO－2」の打ち上げに向け人工衛星の運用を独自で行う施設を新設し、製造から打ち上げ後の運用まで自社で行う初の国内メーカーとなった。10月24日、サムスン電子と5G向け基地局の技術開発と営業で提携すると正式に発表した。12月27日、デンマーク最大のIT企業であるKMDを買収すると発表した。2019年3月1日、産業技術総合研究所と共同で量子コンピューターの研究室「NEC―産総研　量子活用テクノロジー連携研究室」を設立した。4月24日、新ブランド「NEC Smart Connectivity」を立ち上げ、ネットワーク技術やソリューションを、IoT化を迎える新たな領域におけるサービス事業を展開すると発表した。5月27日、ヘルスケア事業強化の一環として、がんなどの先進的免疫治療法に特化した創薬事業に本格参入したと発表した。