Ngay từ những ngày đầu đổi mới, hội nhập ở những năm 90 của thế kỷ XX, hợp tác quốc tế đã trở thành nhu cầu cấp bách của ĐSVN. Hợp tác quốc tế mang lại những cơ hội lớn cho ngành, nhất là thu hút vốn ưu đãi để cải tạo, nâng cấp cơ sở hạ tầng, phương tiện vận tải, đổi mới công nghệ, đào tạo nguồn nhân lực, tăng cường uy tín và vị thế quốc tế… 

Những ngày đầu, hợp tác quốc tế của ĐSVN cũng chung khó khăn với công cuộc đổi mới: khi đó, với vị thế còn khiêm tốn, ĐSVN còn thiếu kinh nghiệm, nhân lực và tài lực. Với phương châm “vừa làm, vừa học”, hợp tác quốc tế của ĐSVN đã đạt được những thành công bước đầu: năm 1996, bên cạnh việc nối lại tuyến liên vận quốc tế với Trung Quốc, ĐSVN trở thành thành viên chính thức của Hội nghị Tổng giám đốc ĐS các nước ASEAN. Đến năm 1998, ĐSVN lần đầu tiên đăng cai tổ chức thành công hội nghị, sự kiện quan trọng nhất của hợp tác ĐS ASEAN tại Hà Nội, đánh dấu sự trưởng thành của hợp tác quốc tế trong hội nhập với khu vực.

Song song với hội nhập khu vực và quốc tế, ĐSVN đã chủ động tìm kiếm các cơ hội thu hút vốn ưu đãi, vốn ODA nước ngoài. Những đầu máy công suất lớn lần đầu tiên được nhập từ Bỉ, Ấn Độ, Trung Quốc, Đức, việc hiện đại hóa Xí nghiệp Đầu máy Đà Nẵng; xe đo, máy móc, thiết bị cơ giới hóa ĐS mua từ Thụy Sĩ, Áo, Pháp; việc khôi phục 4 hầm ĐS khu vực đèo Hải Vân... bằng vốn ODA đã đánh dấu thành công ban đầu trong lĩnh vực hợp tác này.

Xác định được tầm quan trọng của nguồn nhân lực trong sự nghiệp đổi mới, hợp tác quốc tế của ĐSVN cũng đã từng bước chủ động mở rộng hợp tác về đào tạo. Năm 1995, những cán bộ đầu tiên của ĐSVN đã được cử sang học tập tại ĐS Đông Nhật Bản và Tây Nhật Bản, mở đầu cho hợp tác quốc tế về đào tạo. Các cán bộ ĐS sau khi được đào tạo tại nước ngoài về đã và đang đóng góp thiết thực vào hoạt động của ĐSVN.

Những năm gần đây đánh dấu một giai đoạn trưởng thành toàn diện của hợp tác quốc tế ĐSVN. Trong khu vực, ĐSVN hiện là một trong bốn thành viên tích cực nhất của Hội nghị Tổng giám đốc ĐS ASEAN. ĐSVN có quan hệ hợp tác tốt đẹp với hầu hết các ĐS phát triển trên thế giới như ĐS Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Ấn Độ, Nga, Pháp, Đức... Đặc biệt, từ năm 2005, ĐSVN đã chính thức trở thành thành viên của Tổ chức ĐS quốc tế - UIC, tổ chức ĐS lớn và có uy tín nhất trên thế giới hiện nay. Việc tổ chức thành công các hội nghị quốc tế về ĐS tại Việt Nam trong khuôn khổ hợp tác đa phương như ASEAN, Châu Á Thái Bình Dương, OSZD, UIC... và song phương như Việt Nam - Nhật Bản, Việt Nam - Trung Quốc... đã tạo ấn tượng sâu sắc với công đồng ĐS quốc tế. Năm 2011 một lần nữa ĐSVN lại đăng cai tổ chức thành công Hội nghị giờ tàu khách liên vận quốc tế OSZD ở Hội An.

Không chỉ đăng cai tổ chức các hội nghị quốc tế về ĐS, ĐSVN đã chủ động tham gia và có những đóng góp thiết thực tại các diễn đàn quốc tế. Sáng kiến thành lập Trung tâm Đào tạo ĐS châu Á của UIC được cộng đồng quốc tế hưởng ứng, đánh giá cao. Từ năm 2008 đến nay, ĐSVN liên tục là Phó Chủ tịch Mạng các trung tâm đào tạo ĐS châu Á (ANTC) của UIC. Nhờ đẩy mạnh hợp tác, nâng cao vị thế, ĐSVN đã thu hút được một số lượng đáng kể nguồn vốn ODA nước ngoài để triển khai hàng chục dự án phát triển cơ sở hạ tầng và phương tiện vận tải; tiêu biểu như Dự án nâng cao an toàn các cầu ĐS trên tuyến Hà Nội – TP. HCM: Dự án nâng cấp ĐS Yên Viên - Lào Cai; Các dự án hiện đại hóa TTTH các tuyến Hà Nội - Vinh, khu đầu mối Hà Nội và các tuyến phía Bắc, Vinh - Sài Gòn; Dự án ĐS đô thị Hà Nội tuyến số 1, giai đoạn 1... và đang trong quá trình chuẩn bị chuẩn bị triển khai nhiều dự án chiến lược quan trọng khác dự án nâng cấp ĐS Hà Nội - Nội Bài, dự án ĐS Trảng Bom - Hòa Hưng, dự án ĐS cao tốc đoạn Hà Nội - Vinh và TP. HCM - Nha Trang...

Về đào tạo, ĐSVN đã chủ động liên hệ, mở rộng quan hệ, tìm nguồn hỗ trợ từ các nước cho đào tạo cán bộ ĐSVN tại nước ngoài, đặc biệt là cán bộ trẻ. Trong giai đoạn từ năm 2007 đến năm 2011 đã có 260 lượt cán bộ ĐSVN tham dự các khóa đào tạo nước ngoài bằng nguồn hỗ trợ của các nước, riêng năm 2011 đã có 56 lượt cán bộ được đi đào tạo bằng nguồn hỗ trợ nước ngoài (tăng 40% so với năm 2010). Không chỉ cố gắng kêu gọi, vận động tài trợ để đào tạo cán bộ, kỹ sư trẻ của ĐSVN ở nước ngoài, ngành ĐSVN còn đổi mới, vận động các tổ chức nước ngoài cung cấp kinh phí thực hiện các khóa đào tạo tại Việt Nam để giới thiệu công nghệ, năng lực, sản phẩm, nâng cao vị thế cũng như tăng thêm nguồn thu cho ngành. Hiện ĐSVN đang thực hiện khóa đào tạo cho ĐS Triều Tiên tại Việt Nam (năm 2012). 

Thông qua các hoạt động hợp tác quốc tế, một số lượng đáng kể cán bộ ĐSVN đã được ra nước ngoài công tác, tham quan, học tập. Trong 5 năm từ 2007 - 2011, ĐSVN đã cử 645 đoàn gồm 5097 cán bộ đi công tác, tham quan, học tập ở nước ngoài và đã đón tiếp 466 đoàn gồm 1981 khách nước ngoài đến làm việc với ĐSVN. Riêng trong năm 2011, ĐSVN đã làm thủ tục cho 84 đoàn gồm 854 lãnh đạo và cán bộ đi công tác, tham quan, học tập nước ngoài và đón 106 đoàn gồm 424 khách nước ngoài đến làm việc với ĐSVN.

Thông qua các dự án của chương trình hợp tác quốc tế, cơ sở hạ tầng và phương tiện vận tải ngành ĐS đã được cải thiện đáng kể, góp phần nâng cao năng lực vận tải của ngành và không ngừng tạo nhiều tiện ích trong mọi hoạt động dịch vụ ĐS. Một trong các lĩnh vực mà ĐSVN muốn tăng cường hơn nữa trong thời gian tới là hợp tác và đầu tư phát triển và kinh doanh bất động sản tại các khu đất thuộc quyền sử dụng của ĐSVN ở các nhà ga ĐS tại các thành phố lớn và khu nghỉ mát, du lịch nổi tiếng...

Cửa lớn đã mở. Nền tảng và vị thế hội nhập quốc tế của ĐSVN đã sẵn sàng cho những nhiệm vụ mới mẻ và to lớn hơn. Hình ảnh của một “ĐSVN năng động, tin cậy” ngày càng được khẳng định trong con mắt bạn bè và đối tác thông qua việc đi vào chiều sâu, ổn định, bền vững hơn với các quan hệ quốc tế đã được thiết lập. Đã đến lúc ĐSVN cần có những đột phá trong xúc tiến đầu tư, có kế hoạch cụ thể nhằm thực hiện tốt chiến lược đào tạo, tạo cơ chế thu hút nguồn nhân lực chất lượng cao, xây dựng đội ngũ giỏi chuyên môn, nghiệp vụ, thành thạo ngoại ngữ giúp thực hiện thành công các dự án hợp tác với nước ngoài, tạo sức cạnh tranh, thúc đẩy quá trình hội nhập quốc tế của ngành, đưa ĐSVN tiến lên tiên tiến, hiện đại, hội nhập với các ĐS trong khu vực và trên thế giới.