1992年建成对外开放，是我国轻质高强金属基复合材料和特种功能复合材料的主要研究中心，遗态材料和仿生构型金属基复合材料的研究引领世界研究的潮流。
纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）是经国家发展和改革委员会于2003年10月批准成立的，专门从事纳米技术研发、工程化应用、技术集成和成果推广的国家工程研究中心，中心依托由多所全国重点高校和科研院所以及企事业单位共同出资成立的“上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司”进行管理。
模具CAD国家工程研究中心是经原国家计委批准于1996年4月建立的从事先进塑性成形与模具技术以及数字化制造技术研究开发和成果转化的机构。该“中心”依托上海交通大学建设。
轻合金精密成型国家工程研究中心(Light Alloy Net Forming National Engineering Research Center-LAF-NERC)成立于2000年3月，是由国家发改委批准组建、上海交通大学承建的国家级工程研究中心，现任中心主任为丁文江教授。
多尺度复合材料国际联合研究中心由科技部批准于2018年成立。研究中心依托金属基复合材料国家重点实验室建设，已形成以材料学、材料加工工程和凝聚态物理三个国家重点学科为支撑，以铝基复合材料、镁及镁基复合材料、钛基复合材料和高温合金、聚合物基复合材料和新型功能复合材料为主稳定的五个学术研究方向。
激光制造国合基地以激光焊接和先进材料改性为研究方向，积极开展国际科技合作和交流。现有研究人员34名，教授14名。
纳米材料国际科技合作基地于2007年12月经科技部批准设立。该基地依托纳米技术与应用国家工程研究中心，有效地整合国际国内纳米技术资源，实现了国家科技合作方式的根本转变，为纳米技术科技人员与产业界搭建交流合作平台，促进了纳米技术与产业的交流与合作，培养纳米技术与应用的创新人才。
上海市激光制造与材料改性重点实验室围绕激光制造和先进材料改性技术，从制造过程、智能化改性、界面科学和材料制造数字化设计四个方向开展相应的理论研究和应用研发。
上海镁材料及应用工程技术研究中心(SMA)成立于2009年9月，是上海市科学技术委员会批准正式组建的镁基新能源材料研究和开发基地，主要从事先进镁材料设计、制备及产业化的研究开发工作。
上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室依托于材料学院，由上海市科委批准于2013年9月开始立项建设。
上海交通大学包头材料研究院于2015年3月10日由上海交通大学和包头市政府签订共建协议，2015年7月21日挂牌成立，坐落于包头稀土高新区创业园区。
材料是制造业的基础，材料创新是颠覆性技术革命的核心。材料基因组计划的实施，可突破传统的循环试错和经验积累的“经验寻优”方式，实现以国家战略和上海市产业需求为导向，理性化、数字化和智能化的“系统寻优”，从而促进材料创新，加快材料从实验室到终端用户的研发速度。
上海交大“氢科学中心”是上海交通大学“双一流”建设交叉研究平台，重点研究氢能源和氢生物领域的关键科学问题，包括光氢催化、光电氢转化、光热氢转化、氢存储应用、氢医学、氢农业等关键共性技术。
增材制造联合研究中心旨在突破增材制造材料研发关键技术，形成应用为导向的增材制造核心工艺，是材料学院增材制造学科建设的关键举措。
智能制造联合研究中心聚焦热制造过程数值模拟与仿真技术研发，利用材料基因方法和基于大数据获取的人工智能等手段，集成铸造、焊接、锻造、热处理等基础工艺，开展智能热制造研究和学科建设，促进材料学院传统材料加工工程的科研结构调整和科研转型升级，解决制约重大工程高端装备智能制造重大科学及工程问题，并支持传统产业的转型升级，为国防建设、产业和区域经济发展做出了突出贡献。
清洁能源材料联合研究中心聚焦于新能源的转换和存储，响应国家绿色低碳战略，针对日益紧缺的化石能源及其燃烧可能带来的环境问题，以前瞻性基础研究为主，兼顾应用基础研究。
生物医用材料联合研究中心基于材料科学与工程和生物医学工程两个学科的研究方向，形成4-5项交叉研究方向，创造宽松的环境，汇聚国际一流的科研队伍，鼓励和支持基于新原理、新发现、新机制、新材料的原创性研究，开展大规模多学科交叉协作的重大创新性研究，实现具有国际影响力的核心技术突破。
信息材料联合研究中心重点针对国家在高端芯片、智能制造等方面的信息材料需求，重点围绕3D芯片集成与封装、第三代半导体功率器件、高密度电子互连成形、光电器件、汽车电子、新型传感器等共性关键材料与技术，开展基础理论研究与应用技术研究；