北美、輻射亞非，先后建立了中德學院、中法工程和管理學院、中德工程學院、中意學院、中西學院、中芬中心、聯合國環境規劃署（UNEP）－同濟大學環境與可持續發展學院、聯合國教科文組織（UNESCO）亞太地區世界遺產培訓和研究中心（上海）等8個國際化合作臺學院，與200多所海外高校簽訂合作協議，與眾多跨國企業共建了研究中心。學校先后發起成立了“中國綠色大學聯盟”和“國際綠色校園聯盟”并擔任首屆*，當選聯合國環境規劃署全球環境與可持續發展大學合作聯盟*，是亞太地區第一所被授予“全球可持續校園杰出獎”的高校。

同濟大學在本科生培養中實施3個“600”和3個“300”交流計劃：3個“600”即針對歐美為主的高水大學實施每年大約600人雙學位、600人學分互認、600人短期交流；3個“300”即與港澳臺高水大學實施每年300人雙學位、300人學分互認、300人短期交流。

同濟大學擁有3個國家重點實驗室、1個國家工程實驗室、5個國家工程（技術）研究中心，以及26個省部級重點實驗室和工程（技術）研究中心。已建成世界規模最大的“多功能振動實驗中心”、國內第一個“地面交通工具風洞中心”、國內第一個“城市軌道交通綜合試驗臺”、國內第一個“海底觀測研究實驗基地”等一批重大科研臺。先后承擔完成一系列國家重大科研專項、重大工程科研攻關，在大跨度橋梁關鍵技術、結構抗震防災、交通智能誘導、污水處理、新能源汽車研發、國產化智能溫室、大洋鉆探、心房顫動分子遺傳學等領域取得了一大批標志性的科研成果。