2004年，著眼國家高速鐵路建設以及軌道交通前沿科技發展等重大需求，西南交通大學提出了以“高速鐵路和高速磁懸浮、重載運輸、新型城市軌道交通”為研究對象的軌道交通國家實驗室建設申請，得到了科技部、中國國家鐵路集團有限公司（原鐵道部）、教育部、四川省的高度重視和大力支持，并于2006年被科技部列入擬啟動建設的第二批10個國家實驗室建設試點計劃。2007年，經原鐵道部會商教育部、科技部，決定由西南交通大學申請建設。2009年，原鐵道部根據高速鐵路建設與運營的需要，提出了軌道交通實驗室應定位于“以高速列車為核心，開展高速列車動力學、高速輪軌關系、高速弓網關系和高速列車運行安全等的基礎理論和應用基礎理論研究”。2010年，原鐵道部批復“軌道交通實驗室”建設項目，建設高速列車數字化仿真、高速列車基礎研究、和高速列車服役性能研究三大平臺。截至目前各平臺陸續建成并投入使用。2018年，根據《中國鐵路總公司關于將投資公司對北京軌道交通工程研究中心和成都軌道交通研究院出資及相關權益劃轉鐵科院的通知》要求，中鐵投在實驗平臺的出資及相關權益無償劃轉至鐵科院集團公司，自此，軌道交通實驗室的運營管理工作由鐵科院集團公司和北京交通大學共同承擔。

　　隨著各平臺陸續建成并投入使用，軌道交通實驗室圍繞高速列車“設計-制造-運營安全”，為我國高速列車創新研究發揮了重要作用：

　　1.利用高速列車基礎研究實驗平臺，完成了（1）我國所有CRH高速動車組、500km/h高速試驗列車以及復興號中國標準動車組的動力學性能試驗驗證與優化，創造了整車滾動振動600km/h臺架試驗的世界記錄；（2）高速列車防脫線臺架試驗；（3）國家“973”、“863”、兩部聯合行動計劃、支撐計劃、基金委高鐵聯合基金重點項目及鐵路總公司重大科技計劃等一大批課題的試驗研究；（4）城市軌道交通重大裝備的自主創新。

　　2.利用高速列車數字化設計平臺，為我國高速列車動力學參數設計提供了先進的分析計算方法及設計優化手段，完成了引進動車組消化吸收、CRH380系列高速動車組再創新、時速500公里高速試驗列車，以及復興號中國標準動車組的動力學參數、頭型設計與性能優化。

　　3.利用高速列車服役性能研究實驗平臺，在京津、武廣、京滬高速鐵路開展了一系列的科學研究實驗，并在武廣、京滬、滬寧、哈大等高速鐵路進行了長期的列車服役性能在線監測，累計跟蹤里程逾2000萬公里，取得了高速列車在車線耦合、流固耦合、弓網耦合共同作用下服役狀態的大量寶貴數據，對研究高速列車服役性能及其演變規律、為高速列車安全運營及再優化設計提供了技術支撐。