人才培养定位：面向未来、服务国家、引领行业、世界一流
人才培养目标：品德优秀、基础宽厚、思维创新、能力卓越、专业精深
学校始终高度重视拔尖人才培养，积极对接国家重大发展需求，不断推进拔尖人才培养创新发展。自2005年起设立思源班（理科试验班），并相继设立知行班（基础学科试点班）、IT菁英班，实行“2+2”“2+X”等培养模式，同时以首批国家教育体制改革试点学院—经管学院为试点，探索实施书院制、导师制等管理模式，多措并举开展多元化拔尖人才培养模式研究与创新。随着高等教育发展全面进入新时代，学校继续深化拔尖人才培养模式改革，顶层设计并实施“高原”“高峰”两大拔尖人才培养计划，成立詹天佑学院，为“教育强国+科技强国+交通强国”三大国家战略的实施培养拔尖创新人才。
高原计划
“高原计划”聚焦培养基础学科领域的科学研究拔尖人才，积极推进落实“基础学科拔尖学生培养计划2.0”，面向基础学科领域的基础、重大、前沿的科学问题，探索建立行业特色、世界一流的基础学科拔尖人才培养体系。学校着力打造数学与系统科学、计算机科学、物理学和经济学四个基础学科拔尖学生培养基地，坚持“德才兼修、厚理强基、交叉融合、引领未来”的拔尖学生培养理念，打破学科、学院、专业壁垒，加强基础学科与交通优势特色学科交叉，整合校内外优质资源，着力培养一批具有家国情怀、世界胸怀，服务交通强国战略、引领未来交通科技发展的数学家、计算机科学家、物理学家和经济学家。
高峰计划
“高峰计划”聚焦培养智慧交通相关优势学科领域的科技创新领军人才，以国家新工科建设、《未来技术学院建设指南》等为指导，面向智慧交通相关优势学科领域的重大革命性、颠覆性技术问题，依托实体化詹天佑未来技术学院，汇聚科研院所、优秀企业等各方资源，大师引领、德才兼修，探索形成拔尖领军人才培养新模式，着力培养具有前瞻性、能够引领智慧交通领域未来发展的领军人才。
2020年7月，学校成立詹天佑学院，统筹推进学校基础学科拔尖人才培养和学校特色优势学科科技领军拔尖人才培养，为“高原”“高峰”两大计划的实施提供实体化培养平台。学院实施“3+5”本研贯通式培养，学生动态进出，全面实行导师制、书院制、学分制，强化科教融合、国际交流和跨学科交叉培养，着力选拔和培养一批有志向、有兴趣、有天赋的青年未来科学家和未来技术领军人才。