聚焦装备领域关键技术，推进更高速智能动车组、先进载运装备、现代工程装备研制，加快关键核心技术攻关，推动技术装备高端化、智能化、谱系化发展，打造现代化装备体系。
研发高速列车系统集成、承载走行结构、轮轴驱动、制动控制等制约速度和能效提升的关键技术，形成系列化的标准体系和试验验证能力，构建自主可控、性能指标领先的时速250～400公里级高速列车产品平台，实现技术水平持续引领。深化高速列车轮轨关系、弓网关系、空气动力学、车辆动力学、撞击动力学、振动与噪声控制、无砟轨道结构动力学、能源消耗与回收等铁路基础理论研究。开展列车在更高运营速度等级下的减阻节能、减振降噪、车线关系、流固耦合、车辆互操作、客室环境品质与协同化、智能化、轻量化技术研究，提升列车高运营速度下的安全性、可靠性和舒适性。
完善城际及市域（郊）装备技术研发，提升城际及市域（郊）装备轻量化、智能化、绿色化技术水平。推动3万吨级重载列车、时速160公里及以上快捷货运装备成熟运用，推进25~40吨轴重货运装备、时速120公里级多式联运、高速货运装备技术研究运用及产业化。推进标准化、集装化、模块化货运装备、新型冷链、危险货物运输、驮背运输、双层集装箱运输等铁路专用车辆研发运用，实现大宗货运重载化、快捷货运高速化、特种货运专用化发展。开展时速600公里级高速磁浮系统、低真空管（隧）道高速列车等技术储备研发。
开展掘进机围岩等级识别和新型破岩方法研究，研制新一代隧道掘进机和隧道钻爆法施工作业装备。研发融合信息技术的高效率高精度钻探、原位测试、岩土试验、物探、遥感设备。开展智能化掘进、架桥、养护机器人关键技术研发，推进复杂环境下智能化、谱系化、可配置的铁路线路勘察、建造、检测、监测、运维、救援等成套工程装备研究及规模化应用，提升工程施工管理的数字化、集成化、可视化水平。研究重载铁路工务设备强化与服役性能提升关键技术。发展适应特殊环境和时速400公里高速运营的新一代铁路智能综合检测监测与无人全自动化巡检装备，加快推动大型养护机械升级换代，推进铁路新型起重机械、高速铁路快速救援抢修装备研制运用。
攻克基于复杂边界条件下的轴承基础理论，提升高速列车转向架用轴承设计、仿真、材料、制造、试验及运用维护等关键核心技术，建设转向架用轴承技术和产品创新能力平台，形成轴承产业链和规模产业化能力，推进产品装车运用。提升高速列车用车轮、车轴及绝缘栅双极型晶体管（IGBT）芯片成套技术，建立应用全链条技术体系和标准体系，形成完整技术创新平台，实现产品装车运用考核并推广运用。研发运用新型列车牵引控制、制动控制、辅助供电控制、列车网络及运行控制系统。
以重大工程为依托，发挥科技创新关键性作用，提升勘察设计综合实力，突破复杂艰险山区工程建造关键技术，攻克严酷环境灾害孕灾机理及防控技术难题，为高起点高标准高质量推进国家重大工程建设提供有力支撑。
开展面向特殊地质环境、复杂气象环境下的遥感目标识别技术研发，实现铁路勘察手段的高效率、高精度、高适应性。研究北斗卫星导航、机载雷达、无人机低空遥感、航空物探、移动同步定位与建图（SLAM）等技术，推动空天地一体化勘察技术、卫星定位测量方法系统应用。研发地理信息系统大数据（GIS）、云计算技术支持下的智能选线技术，实现多方案自动生成和度智能评价。研究复杂环境地质勘察关键技术，提升工程勘察技术抗干扰、精细化水平。加大铁路勘察设计基础软件研发力度，加快测试验证和应用推广。深入推广铁路信息模型技术，实现全生命周期信息模型创建交付的标准化和数字化，推行一体化集成设计。
开展极高地应力、高地温、软岩大变形、强震活动断裂等极端复杂地质条件下隧道建造技术研究，积极推进隧道预制装配建造技术工程应用，突破工程材料地缘材质利用、关键材料腐蚀机理与服役寿命及高原铁路道岔无缝化等关键技术，服务重大工程建设。推进复杂特殊结构桥梁及桥上无缝线路设计施工技术研究，综合提升艰险山区铁路建设水平。研究特殊气候与复杂地质条件下路基关键技术，不断提升路基工程建造质量。持续开展无砟轨道结构技术攻关，满足安全性、舒适性要求。深化时速400公里轨道、桥梁和路基变形控制、隧道和附属设施气动效应优化等技术研究。进一步优化大轴重线桥隧结构型式，建立我国重载铁路系列化技术体系。
深化风险控制理论研究，开展基于风险控制理论的防灾减灾选线与总体设计技术攻关，研发重大地质灾害特征早期识别及趋势智能识别技术，全面增强铁路工程风险管理水平。发展基础设施灾害防治及能力保持技术、应急抢修技术，提升防灾及抢修效率。开展复杂环境条件下施工过程数字化监测检测技术研究，完善工程建造安全保障措施。完善自然灾害及异物侵限监测系统、地震监测预警系统、周界入侵报警系统，提升铁路工程防灾减灾技术水平。推广结构健康监测和长期性能观测技术应用，增强安全数据和问题隐患、运行状态和性能规律等集成管理、智能分析和预警预告能力。
围绕“人享其行、物畅其流”目标，开展旅客运输、货物运输和运输组织领域技术研发应用，不断满足旅客和货主多样化、品质化、精细化运输服务需求，实现客运便捷化、货运物流化、调度高效化、运输智能化。
完善中国铁路客户服务系统（12306）架构创新设计研究，实现业务功能弹性拓展，提升系统并发处理性能。开展客运需求分析与预测技术研究，实现旅客列车开行方案持续优化。深化差异化服务体系设计技术研究，完善差异化谱系化客运产品体系，有效适应旅客多层次运输需求。推进全过程旅客智能出行服务技术研究，生物特征识别技术、无感支付技术取得突破性进展，深化研究5G信号上高铁技术。推动一体化综合交通枢纽建设，开展旅客联程运输网络构建与协同运输组织技术研究，逐步实现向旅客推送涵盖各种交通运输方式无缝衔接在内的综合出行方案，构建旅客个性化需求精准服务体系。
完善铁路货运电子商务系统（95306）架构设计，优化一体化货运综合服务平台，实现电子化应用和多渠道信息服务。推动建设高铁快运服务体系，形成基础设施、装备体系、经营管理相匹配的成套技术方案。应用多式联运关键核心技术，发展智能化、自动化的铁路货运集疏运系统，完善覆盖终端用户的高效物流网络铁路货运体系，融入社会物流体系并发挥骨干保障作用。推进多式联运铁路标准化建设研究，加快完善关键性、基础性国家和行业标准。探索货运全程跟踪查询、运到时限保障等关键技术。
开展智能综合调度关键技术攻关，深化高铁智能调度集中（CTC）、多媒体通信与应急指挥技术研发，突破面向全网多层次、多粒度的协同化行车指挥、不同速度等级高速列车高密度跨线运输调度等技术。深化高速铁路更小追踪间隔技术研究，推进时速200～250公里客货混合运输综合技术研究。推进以铁路为骨干的区域轨道交通系统行车指挥与控制一体化研究。研究高速铁路非正常情况下列车运行图智能编制系统。