同济大学一贯重视研究生教育，早在20世纪50年代初即在部分专业招收培养研究生。1978年学校恢复招收硕士研究生，1981年起招收博士研究生， 同年被国务院学位委员会批准为首批有权授予博士、硕士学位的单位。1986年经国务院批准试办研究生院，1996年经评估正式成立研究生院，成为我国培养高层次专门人才的重要基地之一。
我校现拥有博士学位授权的一级学科点31个（含仅有二级学科博士学位授权的一级学科3个），有硕士学位授权的一级学科点55个（含仅有二级学科硕士学位授权的一级学科点6个）。博士硕士学位授权点学科覆盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等10大学科门类。其中土木工程、建筑学和交通运输工程为一级学科国家重点学科；海洋地质、环境工程、工程力学、材料学、机械设计及理论、控制理论与控制工程、大地测量学与测量工程等7个学科为国家重点二级学科；基础数学、凝聚态物理、车辆工程等3个学科为国家重点（培育）学科。上述学科在全国高校同类学科中处于优势和领先地位；管理、理学、人文社科、医学、艺术学等学科近年有了长足发展。我校还设有16个博士后科研流动站。按照教育部调整和完善我国学位与研究生教育模式的工作部署，我校于2009年又启动了全日制专业学位教育项目，旨在优化研究生培养结构，建立以创新能力为核心的工程类人才培养模式，使之符合现代教育规律、满足我国工程界对人才的需求。学校还十分注重培养不同类型的高层次专门人才。学校既设学术型学位，又设职业型学位（专业学位），15大类职业型学位为：金融硕士、应用统计硕士、法律硕士、翻译硕士、建筑学硕士、工程博士硕士、城市规划硕士、风景园林硕士、临床医学博士硕士、口腔医学博士硕士、工商管理硕士（MBA、EMBA）、公共管理硕士、会计硕士、工程管理硕士、艺术硕士。既培养学术型、研究型研究生，又培养应用型、复合型专业学位研究生；既有在校全日制攻读学位模式，又有在职人员攻读专业学位或以同等学力申请博士、硕士学位等等。此外，还面向社会举办多种专业研究生课程进修班等，充分发挥我校学科优势和特色，由此形成了多渠道、多规格、多层次的办学模式，取得了良好的社会效益。
同济大学研究生院是校长领导下具有相对独立职能的研究生教学和行政管理机构，下设研究生院综合处、研究生招生处、在职教育管理处、管理处、培养处、嘉定校区研究生工作办公室等。同时，学校党委还专门设立了研究生工作部。学校学位评定委员会日常管理机构学位办公室设在研究生院。按学科大类、学科特色，校学位评定委员会分设17个学位评定分委员会，以一级学科为单位设有45个学科专业委员会，以专业学位类型设有10个专业学位教育指导委员会，以工程硕士领域设有18个工程硕士领域教育指导委员会。各研究生培养单位设有研究生管理部门，配有学位秘书、教务员、班主任、研究生教学秘书等行政管理人员。研究生院曾多次被评为全国和上海市学位与研究生教育管理工作先进集体。
研究生教育三十多年来，同济大学始终把全面提高培养质量作为研究生教育改革的指导思想，在严格质量管理方面采取了一系列切实有效的措施，取得了较好效果。在连续几年全国百篇优秀博士学位论文评选中，有8篇入选。同济大学为国家培养了一大批高素质的高级专门人才，至今已授予博士学位5085人，硕士学位36241人，其中有相当一部分已成为我国社会主义现代化建设的重要骨干力量和杰出人才。同济大学将继续坚持以服务社会为使命和责任，为我国经济建设和社会发展输送高质量、高层次人才做出更大的贡献。