创校初期
北京交通大学学校题字北京交通大学历史渊源追溯到1896年，前身是1909年9月清政府创办的北京铁路管理传习所。
清宣统元年（1909年），邮传部司员曾鲲化经过十余月的考察后，起草《上邮传部创办铁路管理学堂书》，文中提倡路政、培育铁路管理人才，并极力主张创办铁路管理学校。同年，经邮传部尚书徐世昌上奏清廷批准，于北京府右街创办了“铁路管理传习所”，此为北京交大创校之始，为中国第一所管理学校。次年，为加强邮电事业增设邮电班，学校更名为“交通传习所”，此为中国电信工程之始。
1912年，中华民国成立，学校改隶交通部，更名为“交通部交通传习所”，增设电气工程、有线电、无线电等科，开创了中国培养通信人才的先河，后来又成立了电信系，这里走出了简水生院士、黄宏嘉院士等一大批知名学者。铁路与电信工程，及英文、法文各班为北平交通大学之初基。民国凡行车、管理，以及会计、材料人才，以交大北平成就为最多。
1917年，交通部就原有各班，充实课程，并依铁路、邮电的不同，将学校改组为“北京铁路管理学校”和“北京邮电学校”。
1921年，时任北洋政府交通总长的叶恭绰令上海工业专门学校、北京铁路管理学校和北京邮电学校、唐山工业专门学校四所学校合并，定名为“交通大学”，下设京、沪、唐三校，学校更名为“交通大学北京学校”。他提出按欧美教育制度办学，设立了董事会兼任校长。
1921年同年，为整合交大三校学科，将平校的无线电、有线电科、电气工程科以及唐校的电机科调往上海，沪校的土木科调整到唐校，部分交通管理科师资调往北平。1922年5月，因北洋政府派系纠纷，叶被迫离职，交通大学存在不足一年即解体。
1923年，学校更名为“北京交通大学”。
1928年，南京国民政府取代北洋政府，北京更名为北平，6月，学校更名为“交通部第三交通大学”；9月，沪、平、唐三校再次合并组成“交通大学“。10月，学校改隶属于铁道部。次年2月，时任铁道部部长孙科训令平院独立，学院更名为“交通大学北平交通管理学院”；7月，又更为“交通大学北平铁道管理学院”。
抗战时期
1937年，卢沟桥事变爆发，平、津先后沦陷，由于时局紧张，向以培养工业高级技术、管理人才而享誉国内外的国立北平铁道管理学院部分学生在专任教师王芳荃带领下搭乘海轮南下到上海，找上海交通大学校长黎照寰商洽，打算借该校校舍复校。未几，上海抗战全面爆发，国民政府西迁武汉，此时又有一部分学生沿京广铁路南下，齐聚汉口，组成校友会致电上海，敦请王芳荃前往主持复院开课事宜。国难当头，面对莘莘学子的殷切呼唤，王芳荃带着抵沪学生辗转奔波，搭乘英商太古公司的客轮，溯江西上抵达汉口。当王芳荃得知他在清华执教时的学生顾毓琇随同陈立夫任职教育部次长时，便亲自去找顾商议复校开学之事。师生见面，顾毓琇深为王芳荃坚守教职、共赴国难的精神所打动，后又得到本校1925年毕业校友张冲从中帮助，取到了复学开课的批文。自此，国立交通大学北平铁道管理学院在战火纷飞中得以复校。
1938年1月，交通大学平校并入同在湖南省湘潭县的唐山工程学院，成为“唐山工学院铁道管理系”，学校5月迁至该省湘乡县。后由于日军进犯，次年1月，学校被迫迁至贵州省平越县（今福泉市）。学校一路颠沛流离，图书所剩无几，在交大平院校友金士宣倡议下，向各地校友募捐、购置图书千余册。2013年北京交通大学图书馆馆藏中还能看到盖有“交大平院旅渝校友赠募”章和校友名章的书。2009年北京交大新校史馆竣工落成，福泉政府将遗存的平越交大校舍基石和珍贵史物送至北京交大，来纪念抗战期间国立交大内迁贵州福泉这段历史。
1941年7月，教育部令“交通大学唐山工学院”改称“交通大学唐山工程、北平铁道管理联合学院”。但由于反对声较大名称未正式使用。
1942年1月，教育部令学校更名为国立交通大学贵州分校（含平、唐两院）。两年后，学校又迁至四川省璧山县丁家坳（今属重庆市），至日本侵华战争结束。
1946年4月，原平、唐两院分离，原平院迁回北平，更名国立北平铁道管理学院。
新中国时期
1949年，北平和平解放，中国人民解放军进驻北平。同年7月，中国人民革命军事委员会铁道部下令国立北平铁道管理学院、华北交通学院与唐山工学院组建为“中国交通大学”。毛泽东主席任命桥梁专家茅以升为校长、中国交通运输学科的奠基人、铁道运输专家金士宣为副校长。学校校部设在北京，另设唐山学校，增设铁道电信系。
1950年，中央人民政府政务院令中国交通大学更名为“北方交通大学”。次年，毛泽东主席为北方交通大学亲笔题写校名，原帖至今保存在北京交大校史馆内。上海交通大学、西安交通大学校名中的“交通大学”四字都是从该校原帖取得。8月，学校由府右街迁往西直门外上园村现址，并增设铁道商务系。
1952年，北方交通大学撤销，京唐两院独立，学校改称北京铁道学院。
1953年，铁道部决定哈尔滨铁道学院与北京铁道学院合并。1956年，学校新建恢复了铁道建筑（土木）系、铁道机械系、电气化工程系和应用理学系。
1958年，北京交大电信系、运输系、电机系部分师资成建制迁入兰州同唐山铁道学院部分师资组建兰州铁道学院，北京交通大学教授、当时中国铁道运输学科奠基人之一的林达美教授（留美学者）、中国著名有线通信专家孙祺荫教授、著名无线电技术专家班冀超教授同时调入兰州铁道学院。
1960年，中共中央批准北京铁道学院为64所重点大学之一。
1966年，文化大革命开始，学校停止正常教学、招生工作。1969年，根据林彪批准的1号令，学校全体师生被疏散到焦枝铁路施工现场劳动一年。1970年，中国人民解放军铁道部军事管制委员会向国务院业务组报告，经周恩来总理批准恢复“北方交通大学”校名，学校准备迁往河北省石家庄市，隶属河北省及铁道部双重领导，但由于学校仪器、图书、物资太多，实际上仍在北京办学。1977年，文革结束，国务院批准学校关系由石家庄市转回北京，同年，成立电子工程系。
1981年，北京交大成为中国首批博士、硕士学位授予单位，相继批准可自行审定副教授、教授及博士生导师任职资格。1985年，北京交大建筑系复系，恢复本科招生，1991年改学制为5年。
1994年，学校通过铁道部组织的“211工程”部门预审，成为进入“211工程”建设的高校之一。1995年，北京交大法律系复系。1997年，学校“211工程”建设项目可行性研究报告通过铁道部专家评审。1998年，国家计委批准学校成为在“九五”期间启动“211工程”建设的中国61所高校之一。
2000年，原北京电力高等专科学校并入，学校从铁道部划归教育部直属管理。2003年，学校恢复使用“北京交通大学”校名。2008年，学校成为“985工程优势学科创新平台”项目重点建设高校。
2012年5月，教育部、铁道部、北京市人民政府在北京签署共建北京交通大学协议，北京交大实现新一轮“两部一市”共建。
2013年4月，由北京交通大学独立牵头的“2011计划”“轨道交通安全协同创新中心”通过教育部认定，成为国家首批认定的14所中心之一。[2]
2017年1月，获得2016年度中国铁道学会科技奖。2017年9月，入选国家“双一流”世界一流学科建设高校名单。
2018年1月，学校入选教育部首批国家级新工科研究与实践项目。
