国际化办学是学院重要的办学特色之一。目前，学院与十余所世界著名大学进行高水平合作办学，通过设置全英文课程、引进先进课程体系，实施不同类型的留学形式（学位生、交流交换生、海外实习生等），比例达35%。此外，学院还建立了上海交大－国外高校－跨国企业三方合作的国际学生工程合作项目模式，大大提高了学生的工程设计经验、跨文化合作能力和国际视野。
2011年6月，机械动力学院完成国际化评估，由世界知名学者组成的评估专家组一致认为，学院在过去5年中取得了显著的进步，整体实力接近世界前50名，部分研究领域已经跻身世界一流。
