北美、辐射亚非，先后建立了中德学院、中法工程和管理学院、中德工程学院、中意学院、中西学院、中芬中心、联合国环境规划署（UNEP）－同济大学环境与可持续发展学院、联合国教科文组织（UNESCO）亚太地区世界遗产培训和研究中心（上海）等8个国际化合作平台学院，与200多所海外高校签订合作协议，与众多跨国企业共建了研究中心。学校先后发起成立了“中国绿色大学联盟”和“国际绿色校园联盟”并担任首届主席，当选联合国环境规划署全球环境与可持续发展大学合作联盟主席，是亚太地区第一所被授予“全球可持续校园杰出奖”的高校。

同济大学在本科生培养中实施3个“600”和3个“300”交流计划：3个“600”即针对欧美为主的高水平大学实施每年大约600人双学位、600人学分互认、600人短期交流；3个“300”即与港澳台高水平大学实施每年300人双学位、300人学分互认、300人短期交流。

同济大学拥有3个国家重点实验室、1个国家工程实验室、5个国家工程（技术）研究中心，以及26个省部级重点实验室和工程（技术）研究中心。已建成世界规模最大的“多功能振动实验中心”、国内第一个“地面交通工具风洞中心”、国内第一个“城市轨道交通综合试验平台”、国内第一个“海底观测研究实验基地”等一批重大科研平台。先后承担完成一系列国家重大科研专项、重大工程科研攻关，在大跨度桥梁关键技术、结构抗震防灾、交通智能诱导、污水处理、新能源汽车研发、国产化智能温室、大洋钻探、心房颤动分子遗传学等领域取得了一大批标志性的科研成果。