上海交大在建校之初就秉承国际化办学宗旨，早在二十世纪三四十年代，学校就有许多从海外留学归来的教师任教，课程体系与麻省理工学院等名校接轨，本科教学达到世界先进水平。早在1994年就与欧洲管理发展基金共同创建中欧国际工商学院，开辟中外合作办学的先河。2002年，交大在新加坡成立我国在海外设立的第一个研究生院。2006年，建成交大-密西根大学联合学院 ，成为中国高校国际化办学的标志性成果;2009年，以该项目为核心的教学改革荣获教育部颁发的国家级教学成果一等奖。2012年交大-密西根联合学院和中欧国际工商学院被上海市评为示范性中外合作办学机构。

截至2013年，学校先后与美国MIT、加州大学、密西根大学、杜克大学，与德国海德堡大学、慕尼黑工业大学，英国的牛津、剑桥、帝国理工学院、诺丁汉大学，北欧的瑞典皇家理工学院(KTH)、挪威科技大学(NTNU)，比利时的鲁汶大学，澳大利亚的新南威尔士大学、悉尼大学，新加坡国立大学;与GE、GM、Intel、Honeywell、Microsoft、西门子等跨国企业建立了战略合作关系。

2012年，本科生海外游学比例已达30.8%，每三个交大本科生中就有一个由学校公派到国外交流深造;超过五千名来自世界各地的留学生在这里学习，在校学位留学生规模已达1674名。国家留学基金委公派研究生项目，每年资助150名研究生到哈佛、耶鲁、牛津、剑桥等一流大学攻读博士学位;博士生海外访学计划，每年资助100名博士生到海外进行联合培养。