詹天佑学院（中车学院），前身机车车辆系，成立于1956年。2024年由机车车辆工程学院和国家首批现代产业学院中车学院合并组建，是大连交通大学最具有轨道特色的学院，培养立足辽宁，面向全国，服务区域经济社会和轨道交通行业发展需求的应用型、应用创新型工程技术人才。
学院下设车辆工程系、载运工程系、仪器科学与技术系、交通设备与控制工程系、智能制造工程系及轨道车辆实验教学中心等6个教学单位。有车辆工程、测控技术与仪器、交通设备与控制工程、测控技术与仪器+软件工程、智能制造工程等5个本科专业，目前在校本科生共计1849名。
学院现有教职工94人，特聘教授2名，客座教授10名。教职工中,教授19人，副教授30人；省“百千万人才工程”百千万层次人选共10人，省优秀青年骨干教师2人，铁道部青年科技拔尖人才2人，辽宁省优秀教师1人。
学院拥有国家级轨道车辆虚拟仿真实验教学中心、列车状态监测与故障诊断虚拟仿真实验教学中心、轨道车辆实验教学中心、动车运用与维护工程实验教学中心、轨道车辆设计制造与维护跨专业综合实验实训平台、车辆工程实践教育中心、大连交通大学-大连机车车辆有限公司工程实践教育中心、大连交通大学-北京铁路局工程实践教育中心等多个国家级、省级实践（实验）教学平台；拥有转向架实验室、柴油机实验室、轨道车辆制动实验室、轨道车辆综合实验室、虚拟仪器实验室、大工计控可编程控制技术实验室等16个专业实验室；同时拥有沈阳铁路局苏家屯车辆段、沈阳铁路局苏家屯机务段、沈阳铁路局沈阳动车段大连动车所、中车大连机车车辆有限公司、中车沈阳机车车辆有限责任公司、南京铁道职业技术学院、鞍钢集团公司、大连理工计算机控制工程有限公司等十余个学生实践实训基地。
学院具有车辆工程二级学科博士学位授予权；车辆工程、载运工具运用工程等2个二级学科硕士学位授予权；同时拥有车辆工程和仪器仪表工程等2个领域工程硕士学位授予权。目前学院全日制在校硕士研究生632人（其中留学生1人），博士研究生46人。车辆工程为省重点学科。学院拥有现代轨道交通装备协同设计、协同仿真与协同优化以及轨道车辆设计与制造关键技术等两个省级创新团队及7个校级创新团队。拥有辽宁省现代轨道交通工程技术研究中心等6个省级科研平台。
学院设有车辆振动检测技术研究中心、车辆噪声与振动控制研究中心、铁路专用设备研究中心、柴油机性能研究室、机车牵引制动研究中心等研究机构。形成了车辆振动检测与动力学分析等十余个研究领域，并在该领域拥有较强的学术优势。承担并完成了数十项国家、省部、市级纵向科研项目以及大量横向科研课题。近年来，获得了省、部、市科技进步奖3项，承担了包括国家863、国家科技支撑项目、国家自然科学基金等一批国家级项目、以及省、部级项目40余项。在科技成果转化方面，学院积极面向高速铁路在轨道交通装备、精密测量、动力工程、空调与制冷等行业，取得了一批国内领先、有重大推广应用价值的成果。
学院一贯重视突出轨道交通特色的专业建设，完善了教学质量保障体系，将科研成果融于教学，积极促进提高教学质量和教学水平。