高速铁路材料工程实验室始建于2008年，由金属材料、焊接、无损检测、高分子材料、油脂、应用化学五个试验平台组成，主要从事高速铁路用铁道金属和非金属新材料、新工艺、新工艺、失效分析及检测技术等研究工作。各试验平台主要功能如下：（1）金属材料及机车车辆零件和线路轨道结构用零配件的物理化学分析、机械性能、断裂和疲劳性能、防腐性能、金属显微组织测试实验、无损检测、失效分析；（2）非金属材料及机车车辆零件和线路轨道结构用零配件的理化性能、力学性能、阻燃性能、老化性能测试实验、失效分析；机车车辆、桥梁及钢结构用涂料性能测试实验；（3）机车车辆、线路轨道、桥梁及钢结构焊接材料和焊接性能测试实验；（4）润滑油脂的性能测试实验；（5）铁道建筑用工程材料的性能测试实验、评价工作。
材料工程实验室拥有多台世界先进水平的测试设备，能够进行多项与高速铁路用材料相关的试验研究。实验室主要设备有框架式MTS结构疲劳试验系统、轮轴整体疲劳试验系统MTS Landmark材料试验机、Quanta400扫描电镜、热氧化机器润滑油模拟测试仪、旋转氧弹测试仪、高温高剪切测试仪、V2F轴承润滑脂振动试验机、烟密度测定仪、燃烧试验箱、Gleeble 1500D型热模拟试验机、ARL 4460真空直读光谱仪等。为能更好、更快的开展相关研究工作，试验室根据铁路技术发展的要求，仍在继续配置具有先进水平的试验设备，以促进实验室的持续发展。