学校同国际铁路联盟、康奈尔大学、伊利诺伊大学香槟分校、慕尼黑工业大学、利兹大学等世界上54个国家、地区的166所高校和科研院所建立了长期合作伙伴关系,是“中美1+2+1”、“中法4+4”、“中欧精英大学联盟(TAMDEM)”中方项目成员之一，是“国家建设高水平大学公派研究生项目”签约院校；与瑞典卡尔斯塔德大学合作共建了学校第一所也是四川高校在欧洲的第一所孔子学院，与利兹大学合作成立了中外合作办学机构“西南交大-利兹学院”。目前，国际合作与交流项目覆盖所有的年级和各个层次的学生。2016年，学校来华留学生增至359人，其中中国政府奖学金留学生219人；出国境交流和访学学生增至341人次，其中国家公派研究生和本科生68人，赴剑桥大学等校开展国际工程实践100余人次。

学校组建了国家首个轨道交通职业教育联盟，并积极投入到商务部对外援助培训、埃塞俄比亚铁路研究院、印度铁道大学等高铁国际化培训与办学项目中。针对轨道交通行业专门技术人才培训，依托“西南交通大学铁路机务培训中心”、“铁路机车司机培训考试中心”和“高速铁路技术培训中心”，组建了覆盖全路18个路局（公司）及其下属站段的培训网络，搭建了“纵向衔接、横向互通”的轨道交通专业技术和高级技能型人才成长立交桥，全国所有的高铁司机都在西南交大接受培训。

依托优势和传统学科，学校建设了以轨道交通国家实验室（筹）、牵引动力国家重点实验室、国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心、陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室、综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室、高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室等“六大国家级平台”为代表的近30个省部级及以上科技创新基地，实现了土木、机械、电气、交通运输、测绘等学校传统优势学科国家级平台的全覆盖。其中，轨道交通国家实验室（筹）自2004年起由学校申建，原铁道部投资3个亿，学校多方筹资1.2个亿，于2011年正式启用，是我国西部地区高校唯一的国家实验室。这些堪称全世界轨道交通领域最完整的学科体系和科研基地，必将为中国轨道交通建设和中国高铁“走出去”战略实施提供强有力的创新平台支撑。

学校坚持有计划、有组织的开展有关铁路基础性和关键性技术研究，已在弓网关系、流固耦合关系、轮轨关系、车线桥等技术创新领域取得丰硕成果，在此基础上构建了以世界公认的“沈氏理论”和“翟孙模型”为标志的铁路大系统动力学基础研究体系。主持的京津城际铁路综合科学试验，是我国首次从大系统角度进行的高速铁路综合科学试验，为科学评价我国高速列车、确保武广和郑西线正常运营以及京沪高速铁路的开行提供了重要保障。承担了京沪高速铁路主要基础研究课题，在京沪高速铁路区域沉降、路桥过渡段、京沪景观设计、京沪先导段科学研究试验等方面做出了积极贡献。开展了高速列车科学和技术问题的系统研究，不仅获得了国家自然科学基金委创新研究群体科学基金项目，还获得了全国高校机械领域第一个国家级创新群体——“高速列车运行安全关键科学技术问题研究”创新群体。以高速列车运行安全行为为突破点，系统开展了高速列车轮轨和弓网的动态行为、关键材料的失效规律及机制、流固耦合、脱轨机理等研究，获得了轨道交通领域第一个“973”项目——“高速列车安全服役关键基础问题研究”。全面参与了科技部与原铁道部设立的中国高速列车自主创新联合行动计划项目——“中国高速列车关键技术研究及装备研制”，主导开展了其中基础研究部分的工作，研究成果有力支撑了新一代高速列车A380的研制。除此之外，还获得了下一代移动通信技术领域铁路的第一个“973”项目；承担的国家科技支撑计划项目——“电气化铁路同相供电装置”，研制出了世界上首套同相供电装置；“客运专线供电综合SCADA系统”、“列车运行编图系统”和“客票信息安全保障系统”等一系列成果，支撑着中国铁路向前发展；参与研发的“CRTSⅢ型无砟轨道技术”、“高速道岔技术”、“高铁精密测量技术”和CRH380新一代高速列车，已成为中国高铁“走出去”的主打品牌。还研制成功了我国首辆氢燃料电池电动机车；与南车集团合作研发的中国首台新型中低速磁悬浮列车成功下线；研制成功的“高速列车司机驾驶仿真培训装置”作为铁路3个重大科技成果之一在2010年上海世博会上展出。2006年至今，学校共获得科技成果奖励100多项，其中包括国家科学技术进步奖特等奖1项、一等奖5项、二等奖11项、国家自然科学二等奖1项等18项国家科学技术奖；2009年、2010年国家科技进步奖获奖数量分列全国高校第七位和第九位；在轨道交通领域取得的重大科技创新成果三次入选“中国高校十大科技进展”。2016年获中国首届民族医药科学技术进步一等奖。