学校积极探索，大胆创新，实现了办学模式的全方位改革。大力推进基于通识教育、科研能力和创新能力培养的“2+4+X”研究型大学人才培养新模式，实现从知识传授型向探索研究型教育的转变。2006年始，西安交大在国内高校率先实行“书院制”，全体本科生进入书院。书院和学院的“双院制”培养模式为学子插上了腾飞的翅膀。2007年，学校创办“钱学森实验班”，因材施教，培养拔尖人才；创办医学“宗濂实验班”，探索符合医学教育规律的人才培养模式。学校兴建了旨在发展学生科技兴趣爱好、鼓励发明创造的“工程坊”，鼓励学生“小发明、大创造”。2010年，学校首届“基础学科拔尖人才实验班”开课。作为目前国内仅有的两所开办“少年班”教育的高校之一，西安交大以其独特的教育理念，宽松的学习氛围，强大的师资配置，良好的教学效果得到了学生和家长的好评。迄今为止，学校取得国家级教学成果奖60项，现已建成34门国家精品课程，拥有8个国家级教学基地，9个国家级教学团队。获“全国百篇优秀博士论文奖”27篇，并有46篇获提名奖。

近年来，学校聚焦国家战略，深入落实国家创新驱动发展战略，抢抓机遇，主动作为，谋划推进省部共建中国西部科技创新港,构建“校区、园区、社区”三位一体的创新体、技术与服务的结合体、科技与产业的融合体，更好地服务于学生创新能力培养、科技成果转孵化和经济社会发展，主动探索21世纪现代大学与社会发展相融合的新模式、新形态和新经验；领衔成立“丝绸之路大学联盟”，共建教育合作平台，推进区域合作发展，更好地服务“一带一路”战略，为人类文明的共融发展和高等教育的开放合作贡献力量；落实中央关于加强中国特色新型智库建设的战略决策，着力打造“改革试点探索与评估协同创新中心”、“丝绸之路经济带研究协同创新中心”、中国西部质量科学与技术研究院等一批高端智库和研究平台；全面实施提升国际竞争力战略，以教育国际化推动区域国际化。

学校科技工作以面向国家重大需求、瞄准国际前沿、突出自主创新、加速成果转化为发展战略，不断增强科技创新能力，提升科技竞争力。2000年至今，本校教授作为首席科学家主持的“973计划”项目21项，获批国家自然科学基金项目3438项，基础研究项目数和经费在全国高校位居前列。2000年以来，学校以第一完成单位获国家科学技术奖45项。依托学科与人才培养优势，创新产学研合作模式，与政府、大中型企业建立研发中心，注重解决行业关键性技术问题，充分发挥科技对区域经济和社会发展的支撑作用。