Научно-исследовательская деятельность университета направлена на решение актуальных задач научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте и в других отраслях народного хозяйства. В основу этой работы положен ряд принципов, таких как: объединение учебного и научного процессов; подготовка научных и профессорско-преподавательских кадров высшей квалификации; поиск новых форм интеграции вузовской и отраслевой науки.
Научные исследования в университете ведутся силами ученых 35-ти кафедр, научно-исследовательского инженерного центра "Криотрансэнерго", научно-внедренческого центра "Системы безопасности транспорта" и др.
За последние годы в университете сложились ряд научных школ. Некоторые из них известны как в нашей стране, так и в зарубежных странах: "Трение и износ в машинах", "Физика конденсированного состояния", "Электрические станции, сети, электрические системы и управление ими", "Технология и машины сварочного производства", "Энергетические системы и комплексы", "Электрификация железнодорожного транспорта".
По проблемам электроснабжения железных дорог налажены творческие связи с университетами Германии, Польши, Болгарии, Словакии, Украины.
В течение ряда лет выполняются исследования в области физики конденсированного состояния, атомной и молекулярной физики между РГУПС и университетом г.Кайзерелаутерна (Германия). Ежегодно в университетах Германии (г.г. Гамбург, Берлин, Гиссен, Зиген, Фрайбург) наши ученые проводят научные исследования и читают лекции.
Результаты научных исследований внедрены на большинстве железных дорог Российской Федерации, а также в странах СНГ. За последние пять лет ученые университета приняли участие более чем в 50 международных конференциях, проводимых в России, странах СНГ, а также в Австрии, США, Германии, Франции, Италии, Израиле, Тайване и других странах.
Подготовка научных и научно-педагогических кадров проводится через аспирантуру по 34 специальностям и докторантуру по 6 специальностям.