Le PIA a fait l'objet d'une évaluation par un comité indépendant, présidé par feu M. Philippe Maystadt, ex-président de la Banque européenne d'investissement et ex-ministre d'État en Belgique. Ce comité a évalué les programmes PIA-1 et PIA-2, à la veille du lancement du PIA-3. France Stratégie n'a donc procédé à aucune évaluation depuis. Un rapport plus récent a été publié par le conseil de surveillance du PIA, présidé par Mme Barbizet, dont les conclusions convergent avec celles du comité Maystadt.
Le comité Maystadt portait une appréciation positive sur les effets du PIA et il en soulignait quelques caractéristiques originales. Il a notamment considéré que le principe d'excellence et de sélection des projets, qui préconisait une sélection par des jurys internationaux, était extrêmement important. Le second principe mis en exergue résidait dans le dépassement des cloisonnements ministériels conduisant à une forte dimension interministérielle. Enfin, il considérait qu'investir via le PIA et non pas par le biais de dépenses ministérielles présentait une vertu transformationnelle et d'incitation à la performance et à la coopération au service d'une gouvernance et d'une mutualisation des moyens. D'autres éléments positifs ont été soulignés tels que la constitution d'actifs durables pour l'État et la recherche de rentabilité socio-économique des projets.
Cependant, le rapport du comité identifiait également des faiblesses. Il indiquait que les PIA avaient conduit à la complexification du paysage par la création de nombreux dispositifs, notamment dans le domaine de la recherche et de l'innovation. Le comité considérait également que l'évaluation demeurait insuffisante, malgré une progression de la culture de l'évaluation en France.