- Tổ chức hợp tác đường sắt quốc tế OSZD: Việt Nam là một thành viên của Tổ chức, hàng năm Cục Đường sắt Việt Nam đều thừa uỷ quyền Bộ trưởng Bộ GTVT để tham gia Hội nghị Bộ trưởng OSZD.
- Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA): JICA đã từng cử chuyên gia về đường sắt hỗ trợ, giúp đỡ về xây dựng chiến lược, quy hoạch cho Cục Đường sắt Việt Nam. Ngoài ra còn thực hiện việc biên dịch Luật Đường sắt Nhật Bản sang tiếng Việt và tổ chức Hội thảo về “Chính sách, xây dựng, nâng cấp đường sắt và phương pháp đánh giá hiệu quả nguồn vốn của dự án đường sắt Nhật Bản”.
- Cơ quan hợp tác quốc tế Hàn Quốc (KOICA): KOICA đã từng hỗ trợ kỹ thuật giúp Cục Đường sắt Việt Nam hoàn thành Nghiên cứu khả thi xây dựng đường sắt cao tốc đoạn Nha Trang - TP. HCM và Hà Nội - Vinh.
- Bên cạnh đó, hàng năm Cục Đường sắt Việt Nam đều tham gia Nhóm làm việc đặc biệt về Mạng đường sắt Singapore - Kunming (SKRL) và Hội nghị quan chức cao cấp GTVT (STOM).