玉柴集团是国家级高新技术企业，具备雄厚的技术研发实力，在南宁、玉林建立了两个研发基地。拥有国家级企业技术中心、国家认可实验室、博士后工作站、院士专家企业工作站，是内燃机国家工程实验室、广西柴油机工程院唯一依托建设单位。其中企业技术中心在全国887家国家认定企业技术中心评价中名列第20位，位列发动机行业第一。通过与英国布鲁奈尔大学、德国亚琛工业大学、上海交通大学、天津大学等国内外名校、研发机构合作，共同建立了10余个国内外产品技术研发中心。
试验室是工程研究院下属的一个核心部门，主要负责整机台架试验、零部件功能试验、排放测试、NVH测试、整车测试及其他特种测试技术，是玉柴新产品开发和产品升级改进的试验基地。试验室始建于1995年，分为玉林基地和南宁基地两部分，总占地面积约223亩，累计固定资产投资额10.5亿人民币，共有试验台架80多个，是世界最大的发动机试验室。建设有特种试验间、噪声试验间、冷启动试验间、普通试验间、零部件试验间、装拆分析间、仓库和试验办公大楼。现有人员246人，其中工程技术人员约120人（包括博士8人、硕士40多人），试验技师，拆装技师及设备维修员等126人。
试验区共分九个区域：普试一区、普试二区、特试区、4W试验区、零部件试验区、重机试验一区、重机试验二区、燃气发动机试验区、南宁基地。
多年来，玉柴与博世、卡特彼勒、瓦锡兰等国际技术及服务供应商签署战略合作协议，形成以自主研发技术为核心、对接世界前沿技术、借力外部、服务内部的产品技术研发平台。先后承担了重型商用车柴油机技术开发、大型公交用CNG发动机开发、轿车柴油发动机开发技术、客车混合动力专用柴油机研发等10项国家“863”课题，参与55项国家、行业标准制订，成为我国第一家率先实现排放达到国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ标准柴油机并批量生产和投放市场的企业。2011年，玉柴研发成功国内首台排放达标欧Ⅵ柴油发动机，在技术上始终与世界先进水平保持同步，引领了发动机行业的绿色革命。
玉柴拥有授权专利1500多项，多项发明专利填补了国内技术空白，应用后产生了不可估量的经济效益和社会效益。《节能环保型柴油机关键技术及产业化》、《内燃机全工况高增压关键技术及工程应用》项目，分别荣获2012年度、2013年度国家科技进步奖二等奖。
