学校具有较强的科研实力和科技成果转化能力。学校鼓励自主创新，彰显现代纺织和国防军工特色，拥有天津市属高校中第一个国家重点实验室——分离膜与膜过程省部共建国家重点实验室，建有国家级国际联合研究中心1个、国家地方联合工程研究中心2个，教育部重点实验室2个、教育部工程研究中心2个、教育部省部共建协同创新中心1个，天津市重点实验室8个、天津市工程中心4个、天津市国际联合研究中心6个、天津市“一带一路”联合研究中心2个，天津市人文社会科学重点研究基地1个，建有天津市中国特色社会主义理论体系研究中心、天津市膜分离技术协同创新中心、天津市科技成果转化中心、天津市工业设计中心。近年来承担了“973”计划、“863”计划、国家重点研发计划项目（课题）、国家社会科学基金项目、国家自然科学基金项目以及有关省部级各类科研课题近千项，并取得多项标志性和突破性成果，连续九年蝉联11项、累计获得国家科技奖14项，获授权专利1000余项。学校形成了“先进纺织复合材料”“膜分离技术”“电机系统及其智能控制”“功能纤维与技术纺织品”“纤维界面处理技术”“现代机械装备”等特色科研优势，多项科研成果打破国际垄断，应用于重大疫情防控、国家战略性新兴产业和国防高科技产业。学校高度重视成果转化，是首批国家知识产权试点高校，建有国家级知识产权信息服务中心，与地方政府共建有天津工业大学沧州研究院、天津工业大学绍兴柯桥研究院等成果转化平台。