中铁一局落实“创新驱动”发展战略，坚持以“明确定位，优化结构”为原则，以国家企业技术中心为基础科技创新平台，建立形成了集团公司、三级公司、项目部分级管理，决策层、管理层、执行层、支撑层分工实施的“三级四层”创新体系。

截至2021年底，集团公司拥有1个国家认定企业技术中心，1个博士后工作站，9个省级企业技术中心，3个省级工程（技术）研究中心，2个中国中铁专业研发中心，1个江苏省博士后创新实践基地，1个陕西省重点科技创新团队，2个市级工程（技术）研究中心，8个集团公司级专业化研究所，8个国家计量认证试验室，2个甲级资质测绘中心，1个专业化计量试验检测中心，1个CNAS实验室。初步形成了从新产品、新技术、新工法的开发应用、工艺改进到成果转化，较为完整的创新平台体系。

中铁一局重视科技创新工作,依托重难点和高风险工程，围绕关键核心技术开展攻关，取得了一批技术含量高、推广价值大的高水平科技成果。截止2020年底，共完成科研成果610项,获国家科技进步奖19项,省部级(包括中国中铁)科技进步奖388项;获中国土木工程学会詹天佑奖24项;获各级绿色施工科技示范工程、节能低碳技术奖项56项,拥有有效专利862项,其中发明专利198项;取得软件著作权81项;获省部级以上工法169项;参编国家标准4项,行业标准14项。

中铁一局以强化基础设施建设、信息贯通工程、数字化转型升级为抓手，建立了集团、子（分）公司、项目部三个层级的信息化管理体系。设有云计算数据中心、BIM技术中心和智能科技分公司等专业信息化服务机构。积极开展新基建形势下数字施工、智能建造，通过技术创新拓展新领域。取得了“城市地下空间工程大数据智能分析与公共服务平台建设及示范应用”、“中国机械设备租赁平台”等一系列重点技术研究，全面提升了公司的数字化和智能化管控水平。