Наукова діяльність університета зосереджена на ключових напрямах науково-технічного прогресу транспортної галузі. Університет пропонує співпрацю в спільних наукових дослідженнях на залізничному транспорті, по проблемах наукового забезпечення, створення, експлуатації, обслуговування і ремонту інфраструктури та рухомого складу, з метою отримання ефекту, направленого на зменшення експлуатаційних витрател.

Університет активно бере участь у виконанні державних і галузевих комплексних і цільових програм: «Транспортні коридори України», «Безпека руху на залізницях України», «Швидкісний залізничний транспорт», «Електрифікація залізниць України».

Науково-дослідна робота в університеті виконується по наступних напрямами прикладних наукових і науково-технічних розробок у сфері розвитку національної транспортної мережі:

• логістика і логістичні технології;
• тяговий рухомий склад залізниць в тел.ч. тепловози, дизель-поїзди, електропоїзди, вагони;
• дизельні силові установки, паливна економічність;
• паливомастильні і хімічні матеріали;
• метали і сплави;
• проблеми екології на залізницях;
• механізація вантажно-розвантажувальних робіт;
• автоматизація управління рухом поїздів;
• управління експлуатаційною роботою;
• транспорт, зокрема промисловий, транспортне будівництво;
• телекомунікаційні системи і мережі;
• автоматизоване управління транспортними процесами;
• енергомашинобудування;
• промисловість будівельних матеріалів;
• колійні вантажно-розвантажувальні і будівельні машини;
• ремонт і експлуатація транспортних засобів;
• сертифікація, стандартизація і якість продукції та послуг залізничного транспорту;
• маркетинг і економіка транспорту;
• фінанси, облік і аудител.

Тематика НДР кафедр і лабораторій, виконання договорів:

Університет забезпечує підготовку науково-педагогічних кадрів через докторантуру по 14 спеціальностям і аспірантуру – по 23 спеціальностям. Підготовка фахівців вищої кваліфікації (кандидатів і докторів наук) проводиться для залізниць і підприємств транспортного комплексу України.

Університет є засновником трьох видань, занесених ВАК України в перелік спеціалізованих, і пропонує взяти участь в публікаціях передового досвіду в таких виданнях:

• Збірник наукових праць Українського державного університета залізничного транспорту, який виходить 8 разів на рік;
• «Вісник економіки транспорту і промисловості», який виходить 4 рази на рік;
• Журнал «Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті», який виходить 6 разів на рік.

Організація винахідницької діяльності в університеті направлена на реалізацію єдиної державної політики у сфері науки і інтелектуальної власності, тобто на забезпечення правової охорони і господарського впровадження результатів науково-дослідних робітел.

В даний час університет є власником і підтримує чинність: 53 патенти України на винаходи, 44 деклараційних патентів на корисні моделі.

Найкращі запатентовані розробки університета:

1. спосіб вимірювання вологості і визначення вологісного стану ґрунтів, зокрема на глибині;
2. спосіб перевезення вантажів у великотоннажних контейнерах рейковим контейнеровозом;
3. спосіб перевезення вантажів залізничним вагоном із змінними ходовими частинами;
4. система змазування двигуна внутрішнього згорання;
5. спосіб виконання вантажних операцій на контейнерному терміналі;
6. індуктивно-дротовий датчик для виявлення транспортного засобу в межах певної ділянки шляху;
7. спосіб перевезення вантажів негабаритних і великогабаритних на зчепленні універсальних залізничних платформ.

Університет виконає будь-які дослідження і/або наукові послуги з відмічених напрямів для підприємств, які вкладають заощадження в інноваційний розвиток виробництва і трансферу технологій транспортного призначення.

Університет може організовувати і упроваджувати нові високотехнологічні розробки, для чого бере участь в Українсько-російській мережі трансферу технологій відповідно напряму науково-технічної діяльності http://ukrros.net/.