为了更好发挥市场作用，整合、利用神华产业链上的科技资源，解决阻碍企业发展的重大关键技术难题，自2001年开始，神华集团就着力加强与外部各类科技资源与技术力量的战略合作。
　　神华集团与北京市、上海市、广东省、山东省等10余个直辖市、省、自治区等开展了各种形式以技术创新为重要内容的战略合作。与中国航天科技集团、中国兵器工业集团等中央企业建立战略合作关系，成为中国矿业大学董事会成员。与国内外相关行业技术实力雄厚的中国石油化工集团、必和必拓（BHP Billiton）、萨索尔公司(Sasol)、清华大学、上海交通大学、美国西弗吉尼亚大学(WVU)、中国科学院、煤炭科学研究总院、西安热工院等企业、大专院校和科研院所形成了各种层次的技术创新合作关系。
　　作为技术创新网络中心点和链接点的神华集团发挥了技术和装备使用龙头企业的引领和导向作用，建立了以自身为中心的产业技术创新战略合作网络，整合各类科技资源解决了一大批非核心技术领域产业技术难题。据统计，从2001年至2008年8年间，国内外共有100多家各类技术研发机构的专家、学者和技术人员近20000人次参与了神华技术创新项目或科技合作与交流活动。

　　神华集团积极探索产学研用合作新模式，战略合作取得突出成效，其中尤以与上海市及中国航天科技集团的战略合作最为典型。并在战略合作基础上构建了产业技术创新战略联盟。
　　一是与上海市的战略合作。神华集团与上海市及相关企业在采煤关键装备研发、电力设备制造和煤直接液化中试基地建设方面展开战略合作。2003年2月，神华集团参与研发并一次性采购上海电气集团100亿元、17台600MW电站主机设备，极大支持了600MW电站主机设备的国产化进程。上海市则在神华集团煤直接液化中试基地建设过程中给予极大支持。
　　二是与中国航天科技集团的战略合作。神华集团与中国航天科技集团在液压支架研发、电液控制系统研制等领域的技术合作取得突破性成果，解决了“首台业绩”机制制约。双方共同对我国煤炭行业攻关二十年未果的液压支架关键技术——电液控制系统进行研发，并取得成功。
　　三是构建产业技术创新战略联盟。在开展的各种形式、各个层次战略合作基础上，2007年神华集团牵头联合中国航天科技集团、上海交大、煤科总院等技术实力、人才资源雄厚的18家单位组建“煤炭开发利用技术创新战略联盟”，被列入国家首批试点的四个战略联盟之一。至此，形成以市场为链接点，以自愿平等、利益共赢、风险共担、资源共享、优势互补为原则的双向战略合作及多方战略联盟相结合的产学研用合作新模式。