三一集团自创立以来，一直致力于企业研发能力的提升，每年坚持不小于销售额5%的研发投入，秉承“一切源于创新”的理念，着眼于前沿技术和未来产品的研发，引领行业发展方向。
　　公司按照“专业化布局，一体多地分布”的思路，在美国乔治亚州、德国北威州、印度马哈拉斯特拉邦、巴西圣保罗以及中国的长沙、北京、上海、昆山、沈阳等地建立起31个研究院、221个产品研究所，依托以PDM系统为核心的研发信息化集成体系，实现全球研发数据集中管理、安全共享，支持全球24小时的协同研发活动。
　　截至2011年底，公司拥有研发人员10059名，博士、硕士40%以上，外籍专家100余名。先后建成3个院士专家工作站、2个国家级企业技术中心、3个国家级博士后科研工作站、4个省级技术中心、1个国家认可实验室、2个省级重点实验室、4个省级工程技术中心和1个省级工业设计中心，形成集群化的创新平台体系，助力企业研发能力提升。
　　公司拥有工程机械远程监控服务与故障诊断实验室、液压实验室，机电液控与仿真试验室、柴油机实验室、泵车臂架疲劳（寿命）试验室、焊接实验室、强度（应力）实验室、耐磨材料实验室、汽车底盘全自动检测线等9大试验检测中心及58个企业级实验室，正在规划建设中国最大的工程机械研发试验中心。
　　公司广泛开展与国内外高校、研究机构之间的技术合作，与中南大学合作成立“中南大学三一研究院”，与华中科技大学共建“SANY-HUST先进制造技术联合实验室”，并与清华大学、浙江大学、上海交通大学、湖南大学、长安大学等40余所高校开展了联合技术攻关，是中国产学研合作促进会、华中科技大学校企合作委员会副理事长单位。
　　公司先后主持和参与了56项国家、行业标准的制、修订工作。承担了“工程机械远程监控与维护”等国家863计划项目6项，其他国家级科技项目20余项，国家级企业技术中心创新能力建设专项1项，省市科技计划项目100余项。
　　截至2011年底，累计申请中国专利4141件，其中发明专利1440件，PCT国际专利申请189件，海外专利65件。已获授权专利2211件，海外授权10件，居行业首位。
　　2001年以来，公司累计获得各级科技奖励100余项，其中省部级以上科学技术进步奖40余项。集团总工程师易小刚荣获中国科协首届“十佳全国优秀科技工作者”，是湖南省和工程机械行业唯一获奖者。“三一重工工程机械技术创新平台建设”获2010年国家科技进步二等奖，实现工程机械行业和湖南省“企业技术创新工程”类国家科技进步奖零的突破，也是我国工程机械行业获得的国家最高科技奖励。