1991 — 2005 роки. Роки розпаду СРСР та становлення України як держави виявилися важкими для вчених інституту. Спад у перевезеннях, зміни валют, інфляційні процеси різко знизили потребу у наукових дослідженнях. Лише починаючи з другої половини 1993 року поступово почала налагоджуватись дослідницька діяльність тепер уже для потреб Укрзалізниці та Міністерства транспорту.
У червні 1994 року наказом Міністерства транспорту України при ХарДАЗТ створено 10 нових галузевих науково дослідних лабораторій (ГНДЛ). Разом з чотирма існуючими лабораторіями загальна кількість ГНДП в академії склала 14.
При академії створюється 3 органи із сертифікації, 5 сертифікаційних та випробувальних центрів. Крім того, працює Науково-дослідний і навчальний центр з проблем транспортної медицини, спільними засновниками якого є ХарДАЗТ і Укрзалізниця.
Ці структурні зміни призвели до зростання наукового авторитету Харківської державної академії залізничного транспорту. Так ХарДАЗТ визначено головним підприємством з проблем рухомого складу, у тому числі тепловозів, дизель-поїздів та електропоїздів, дизельних силових установок, систем їх забезпечення, металів і сплавів, хімічних матеріалів, проблем екології.
З метою поповнення тягового локомотивного парку Укрзалізниці, академії спільно з причетними промисловими підприємствами доручено розробку і випуск українських електропоїздів, дизель-поїздів і тепловозів з дизелями вітчизняного виробництва.
Академія у цей час активно веде наукові дослідження за державними програмами, які пов’язані з розвитком галузі. Як організація-виконавець ХарДАЗТ виконує науково-дослідні роботи за 27 розділами програми „Транспорт”. У 1993 — 1996 роках кафедри теплотехніки і теплових двигунів, експлуатації та ремонту рухомого складу, системи електричної тяги виконували роботи за Державною програмою „Економія пального та раціональне використання пально-мастильних матеріалів”.
Крім цього академія брала участь у формуванні Державної програми розвитку високошвидкісного залізничного транспорту України, Державної програми підвищення безпеки руху на залізницях України, Програми підвищення рівня механізації на залізничному транспорті, а також була основним розробником Державної програми розвитку залізничної автоматики на промисловому транспорті України.
Структурне розширення наукових підрозділів, підвищення наукового іміджу академії стали результатом постійної роботи керівництва академії, окремих завідувачів кафедр і наукових керівників з Міністерством транспорту, Міністерством промисловості, Укрзалізницею, керівним складом залізниць. У цей час сформувались наукові школи таких учених: Ю.В. Соболєва, Е.Д. Тартаковського, А.М. Плугіна, І.Г. Філіппенка та інших.
Професорам академії Соболєву Ю.В. та Філіппенко І.Г. присвоєно почесне звання «Заслужений діяч науки і техніки України».
Поступово зростали обсяги госпдоговірних науково-дослідних робіт. Основними замовниками госпдоговірних НДР були Укрзалізниця (30 — 40 % загального обсягу щорічно), Харківський метрополітен (10 — 20 %), залізниці (5 — 8 %). Залізнична тематика складала 70 — 80 % загального обсягу НДР щорічно.
Через об’єктивні труднощі (а це перш за все — нестабільність фінансування) скорочується кількість штатних співробітників НДЧ на кафедрах і основне навантаження у виконанні науково-дослідних робіт лягає на викладацький склад, аспірантів та докторантів. Погіршуються також показники участі студентів у науковій роботі.
Хоча в цілому можна сказати, що у непростий перехідний період 1992 — 1996 років академії вдалося зберегти, на відміну від багатьох вищих навчальних закладів України, наукову базу і стабілізувати обсяги наукових досліджень.
Незважаючи на тривалий період становлення патентної служби України, відсутність фінансування, вдалося припинити спад у винахідницькій діяльності академії. За 1993 — 1998 роки направлено до Держпатенту України 40 заявок на винаходи. Підготовлено до реєстрації кілька ліцензій на патенти.
Щорічно в академії випускалося 3 — 4 збірники наукових праць, тези доповідей на конференціях, що відбуваються у ХарДАЗТ, видавався журнал „Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті”. Збірники наукових праць академії ВАК включила до переліку наукових видань, у яких можуть друкуватися основні результати дисертаційних робіт. З 1992 року науково-дослідну частину очолював доцент Саяпін О.С.
Поступово налагоджуються міжнародні зв’язки. Крім традиційних конференцій — професорсько-викладацького складу та спеціалістів залізничного транспорту і студентської — почали проводитись міжнародні конференції, зустрічі, школи-семінари.
Розширюється співробітництво із зарубіжними країнами, викладачами та співробітниками — написано більше 10 статей для видань Німеччини, США, Швеції, Угорщини та інших країн. Професори Плугін А. М., Поляков П. Ф., Ковалішіна І. В., Загарій Г. І., Філіппенко І. Г., Тартаковський Е. Д. виступали з доповідями на конференціях у країнах далекого зарубіжжя.
Період з 1998 року характеризувався поступовим зростанням обсягів наукових робіт і пожвавлення у цій сфері. У 1998 році за розроблення теоретичних та практичних основ створення і промислового освоєння нового покоління конкурентоспроможних, високоефективних та надійних апаратів пневматичних систем дорожніх транспортних засобів проф. Тимофеєвій Л.А. присуджено Державну премію України (у співавторстві).
До позитивних змін у науковій діяльності слід віднести активізацію роботи галузевих науково-дослідних лабораторій та створення у 2004 році ГНДЛ економіки залізничного транспорту.
Загальний обсяг наукових видань в академії зріс більше ніж у 3,5 рази: з 138 друкованих аркушів у 1999 році до 442 у 2004 році. Цьому сприяє починаючи з 2003 року вихід 8-ми збірників наукових праць, публікації наших фахівців у галузевому журналі “Залізничний транспорт України”. За підсумками 2002 року УкрДАЗТ посіла перше місце серед організацій і установ — джерел публікацій у журналі “Залізничний транспорт України”. Виправдало себе започатковане у минулому п’ятиріччі видання багатогалузевого збірника наукових праць, крім традиційних кафедральних. Зусиллями факультету економіки транспорту і зокрема зав. кафедрою, проф. В. Л. Диканя, в академії починають видаватися збірник наукових праць “Вісник економіки транспорту і промисловості” і журнал “Економіка транспорту України”. Створено також спеціалізовану раду із захисту кандидатських дисертацій з економічних спеціальностей (голова — проф. Дикань В. Л.).
Велику увагу ректорат приділяв презентації наукових досягнень академії на різного роду заходах. З 1999 року академія демонструє більше 50 експонатів на виставках Укрзалізниці, в Національному експоцентрі у Києві, в експозиціях Харківської області та Міністерства транспорту України, на регіональних виставках “Наука Харківщини 2000 — 2004”, на виставках академії про досягнення кафедр.
Академія фінансово підтримує видання студентських наукових праць. Так, завдяки щорічному виходу тез доповідей та збірника наукових праць студентів збільшена кількість студентських публікацій за останні п’ять років майже втричі.
П’ять років поспіль УкрДАЗТ є базовою організацією з проведення Всеукраїнського конкурсу наукових студентських робіт по розділу “Залізничний транспорт і транспортне будівництво”. За ці роки було подано на конкурс 188 робіт наших студентів: з них 12 робіт стали переможцями, а 20 — дипломантами Всеукраїнського конкурсу. У відновленому з 1999 року міському конкурсі брали участь 28 робіт наших студентів, 5 з яких стали дипломантами. Останніми роками студенти академії значно активніше беруть участь у наукових заходах в інших навчальних закладах і містах України.
Починаючи з 2005 року академія є базовим ВНЗ з проведення II туру Всеукраїнської Олімпіади зі спеціальності „Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту”, у якій студенти академії посіли 3-є місце (диплом переможця 3-го ступеня) серед 19 учасників. У конкурсі студентських наукових робіт 1 туру олімпіади в академії брали участь 2011 студентів усіх факультетів.
Основними замовниками НДР є Укрзалізниця, залізниці, Мінтрансзв’язку, промислові підприємства. У 2004 році за розробку рухомого складу приміського сполучення проф. Тартаковському Е. Д. присуджено Державну премію України (у співавторстві). Начальником науково-дослідної частини у 2004 році призначено доц. Пузиря В.Г.
До позитивних змін у науковій діяльності слід віднести активізацію роботи галузевих науково-дослідних лабораторій та атестація протягом останнього часу двох ГНДЛ. Кількість працюючих ГНДЛ налічує 17 із яких 3 атестовані. З 2006 року науково-дослідну частину очолював доцент Бутенко В.М.
У 2008 році за цикл праць “Конструкційні матеріали нового покоління та технології їх впровадження у будівництво” присуджено Державну премію України проф. Плугіну А. М. (у співавторстві).
З 2009 року на посаду проректора з наукової роботи замість С. Г. Жалкіна було призначено д. т. н. Д. В. Ломотька, який працював на цій посаді до 2014 року.
Університет брав участь у формуванні Державної цільової програми забезпечення безпеки перевезення небезпечних вантажів на 2011 — 2020 роки.
П’ять років поспіль УкрДУЗТ є базовою організацією з проведення Всеукраїнського конкурсу наукових студентських робіт по розділу “Залізничний транспорт та спеціальна техніка”. За ці роки було подано на конкурс 330 робіт наших студентів: з них 57 робіт стали переможцями Всеукраїнського конкурсу. Останніми роками студенти університету значно активніше беруть участь у наукових заходах в інших вишах і містах України: Києві, Дніпропетровську, Одесі, Львові. Усі студенти-переможці наукових заходів отримують від керівництва університету грамоти й дипломи переможців, які урочисто вручаються на засіданнях Ради факультетів та засіданнях Ради університету.
За роки незалежності було направлено до Держпатенту України близько 300 заявок на винаходи та корисні моделі та отримано 260 патентів.
З 2011 року науково-дослідну частину очолює доцент Михалків С.В.
З 2014 року на посаду проректора з науково-педагогічної роботи замість Д. В. Ломотька було призначено д. т. н. С. І. Приходька, який працює на цій посаді до цього часу.