学校科研实力强，设有学报编辑部、人文地理研究所、丝绸之路语言服务协同创新中心、欧美文学研究中心、外国语言学及应用语言学研究中心、陕西旅游研究院、西安当代国际问题研究中心、西安外国语大学人文社会科学研究中心等学术和研究机构，欧美文学研究中心、外国语言学及应用语言学研究中心为陕西高校哲学社会科学重点研究基地。学校还与中国教育国际交流协会合作共建国际教育交流研究中心，形成了较为完整并具有一定规模的外语及跨学科科研体系，承担了一批国家级、省部级及外国文化部资助的科研项目，出版了高质量的大型辞书、专著、译著、论文和教材。学校创办的《外语教学》、《人文地理》、《西安外国语大学学报》等学术刊物是在国内外学术界具有一定影响的中国人文社会科学和中国地理学核心期刊，其中《外语教学》、《人文地理》杂志连续多年入选CSSCI来源期刊，《西安外国语大学学报》为CSSCI扩展版来源期刊。《外语教学》、《人文地理》连续获评“中国国际影响力优秀学术期刊”和“中国最具国际影响力学术期刊”。

学校坚持发挥自身优势，广泛开展国际学术交流，先后同美国、英国、加拿大、澳大利亚、法国、德国、西班牙、意大利、俄罗斯、日本、韩国等全球192所高等院校、科研机构签订了合作协议；与130余所高校开展深度合作，建立包括学士、硕士和博士不同层次人才联合培养模式，积极开展学分互认、学生互换、学位互授、教师互派、学术合作和共同举办学术会议等合作项目；开辟了美国、新加坡、泰国、法国和英国等海外实习基地。学校先后被教育部确定为富布莱特项目定点院校、接收中国政府奖学金项目来华留学生委托培养单位。学校积极响应国家建设丝绸之路经济带战略，成立了中亚学院，专门开展中亚国家留学生教育。学校在美国、哈萨克斯坦、阿根廷和奥地利建立了3所孔子学院、1所孔子课堂。2012年，经国家汉办批准设立汉语国际推广多语种基地（西安）。学校与美国洪堡州立大学合作创办了西外洪堡学院，与英国特许公认会计师公会、管理会计师公会合作开办了ACCA教改班、CIMA教改班、CFA教改班。韩国文化院、德国歌德学院、美国普城英语集团分别在学校设立了“世宗学堂”、“歌德语言中心”、“秦苏珊英语中心”，学校还与俄罗斯新西伯利亚国立技术大学共建俄语语言文化中心。此外，学校还设有教育部出国留学人员培训部、国家留学基金委留学预备教育中心、中国（教育部）留学服务中心留学培训基地。