学校建有轨道交通国家实验室（筹）、牵引动力国家重点实验室等7个国家级科技创新平台，建有磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室、交通隧道工程教育部重点实验室等32个省部级科学研究基地。开展高铁、重载、新型城市轨道和高速及超高速高温超导磁悬浮交通的创新研究，加强原理性、基础性研究和共性技术、关键技术、前瞻性技术研究，“十二五”期间在高速铁路领域主持“973”项目、国家自然科学基金高铁联合基金项目数位居全国第一，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。自主研发了世界首套同相供电装置、世界首辆氢燃料混合动力有轨电车、世界首条真空管道高温超导磁悬浮试验线等。科技成果三次入选“中国高校十大科技进展”。在轨道交通领域获得的国家科技奖励总数位居全国高校、科研院所和行业企业第一。还在相对论与量子物理，宇宙线物理与宇宙学，代数编码与密码函数，程序可信性自动验证，心血管医疗器械表面改性关键技术，多尺度抗菌材料，科技云服务，金融大数据，服务大数据等一系列重要领域取得了重大进展。承担国家社科基金重大项目2项，在邓小平研究、德国文学、中古方志方言、现代诗学、铁路史研究、中国PPP研究、工程伦理、工业设计、创新创业理论与方法、行为决策理论、知识产权、灾难心理、应对人口老龄化等方面开展深入研究。先后发布大学国际化排行版、退休生活质量指数、大众创业指数等系列交大指数。

学校坚持国际合作和开放式办学，同美国康奈尔大学、英国利兹大学、俄罗斯莫斯科国立大学、日本东京工业大学等56个国家、地区的186所高校及科研机构签署了合作协议，与国际铁路联盟开展战略合作。与英国利兹大学合作成立中外合作办学机构“西南交大-利兹学院”，英国首相卡梅伦致信祝贺。作为中国政府推荐和指定的大学与印度铁道部合作，援建印度铁道大学。与瑞典卡尔斯塔德大学合作共建了在川高校在欧洲的第一所孔子学院。美国西北大学本硕4+1，中法4+4本科双学位、德国慕尼黑工业大学本科一学期访学等留学、游学、访学项目涵盖全部年级。举办国际大学生文化艺术节，来华留学生学历教育占70%以上，年均主办、承办国际性会议（论坛）15次。延聘25位海外院长，开展学科国际评估，有2个国家外专创新引智基地。举办国际学术期刊《JournalofModernTransportation》、《BiosurfaceandBiotribology》、《InternationalJournalofRailTransportation》，启动了中国高铁学术专著国际出版工程。