ตรามหาวิทยาลัยเป็นรูปพระมหาพิชัยมงกุฎ ประกอบด้วยจักรกับตรีศูล ซึ่งเป็นเครื่องหมายประจำพระบรมราชวงศ์จักรี ภายใต้พระมหาพิชัยมงกุฎ มีอักษรย่อ ‘มอ’ (ไขว้) อันเป็นอักษรย่อจากพระนามเดิมของสมเด็จพระราชบิดาเจ้าฟ้า “มหิดลอดุลยเดช” เบื้องล่างของภาพมีอักษรชื่อ “มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์” สรุปความหมายของตรานี้คือสมเด็จพระราชบิดา เจ้าฟ้ามหิดลอดุลยเดช เป็นพระราชโอรสของพระมหากษัตริย์ในพระบรมราชวงศ์จักรี และได้ทรงดํารงพระอิสริยยศฐานันดรศักดิ์เป็นกรมหลวงสงขลานครินทร์ ความหมายละเอียดของตราประจํามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
1. พระมหาพิชัยมงกุฎ คือศิราภรณ์ ซึ่งเป็นสัญลักษณ์สําคัญแสดงว่าทรงเป็นพระมหากษัตริย์
2. จักรกับตรีศูล คือตราเครื่องหมายประจําพระบรมราชวงศ์จักรี ซึ่งเป็นพระมหากษัตริย์แห่งประเทศไทย
3. มอ (ไขว้) คืออักษรย่อมาจากพระนามเดิมของสมเด็จพระราชบิดาเจ้าฟ้า “มหิดลอดุลยเดช” และอักษรย่อ ม.อ. นี้ พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว โปรดเกล้าฯ ให้แกะสลักด้วยงาที่นมตาลีปัตใบตาลถวายเมื่อสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอเจ้าฟ้ามหิดล อดุลยเดช ทรงผนวชเป็นสามเณร
4. สงขลานครินทร์ คือพระนามฐานันดรศักดิ์ ที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว โปรดเกล้าฯ สถาปนาตํารงพระอิสริยยศฐานันดรศักดิ์เป็นเจ้าต่างกรม โดยพระราชทานชื่อเมืองสงขลาเป็นพระนามทรงกรม เพื่อเป็นเกียรติแก่เมืองสงขลา เมื่อ พ.ศ. 2446 เสมือนเป็นเจ้าแห่งนครสงขลา
ประวัติความเป็นมาของตรามหาวิทยาลัย
ในวันที่ 24 พฤษภาคม 2510 คณะกรรมการโครงการจัดตั้งมหาวิทยาลัยภาคได้ได้กราบบังคมทูล พระกรุณาขอพระราชทานพระบรมราชานุญาตใช้พระปรมาภิไธย ว่า “มหาวิทยาลัยภูมิพลอดุลยเดช” เป็นชื่อมหาวิทยาลัยภาคใต้ และคณะรัฐมนตรีได้มีการประชุมปรึกษาหารือกันในวันที่ 7 มิถุนายน พ.ศ. 2510 ลงมติให้นําความกราบบังคมทูลฯ ในวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2510 นายมนูญ บริสุทธิ์ เลขาธิการคณะรัฐมนตรีขณะนั้น แจ้งต่อรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการต่างประเทศ พันเอกถนัด คอมันตร์ ซึ่งเป็นประธานคณะกรรมการดําเนินการก่อตั้งมหาวิทยาลัยภาคใต้ขณะนั้น ว่าทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯพระราชทานชื่อมหาวิทยาลัยภาคใต้ว่า “สงขลานครินทร์” (โดยมีพระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ประกาศบังคับใช้ ณ วันที่ 13 มีนาคม ในวันที่ 22 มกราคม พ.ศ. 2511 ศาสตราจารย์ ดร. สตางค์ มงคลสุข กรรมการและผู้รับผิดชอบในการ ดําเนินงานก่อตั้งมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (มหาวิทยาลัยภาคใต้) ได้ส่งหนังสือขอพระราชทานตราเครื่องหมายของมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์และความหมายในดวงตราเพื่อเตรียมการออกแบบและออกประกาศ เพื่อใช้เป็นเครื่องหมายในการปฏิบัติราชการต่อไป ในระหว่างนี้ได้มีการค้นคว้าและออกแบบเพื่อเป็นตราประจํามหาวิทยาลัยที่มีความหมายเหมาะสมกับนาม “สงขลานครินทร์” ที่ได้รับพระราชทานจากพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ซึ่งสภามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์มีมติเห็นชอบกับตราที่ออกแบบมาในคราวประชุมสภา เมื่อวันที่ 11 กันยายน พ.ศ. 2511 โดยมีลักษณะ “พระมหามงกุฎของพระราชบิดา” ซึ่งมีลักษณะเป็นชฎา 5 ยอด สําหรับเจ้าฟ้า (โดยได้รับความร่วมมือค้นคว้าของคณะแพทยศาสตร์และศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ และการคัดลอกของอาจารย์มหาวิทยาลัยศิลปากร) และเพิ่มชื่อ “มหาวิทยาลัย สงขลานครินทร์” ลงภายใต้พระมหามงกุฏในวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2512 ศาสตราจารย์ ดร. สตางค์ มงคลสุข รองอธิการบดีปฏิบัติราชการแทนอธิการบดี ได้ส่งหนังสือขอพระราชทานตราเครื่องหมายมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ให้สํานักราชเลขาธิการกราบบังคมทูลขอพระบรมราชานุญาต ต่อมาได้มีเรื่องการแก้ไขตราเครื่องหมายของมหาวิทยาลัย โดย ดร. ประดิษฐ เชยจิตร (รักษาการในตําแหน่งคณบดีคณะวิทยาศาสตร์) ผู้แทนมหาวิทยาลัย ร่วมกับอาจารย์เสนอ นิลเดช จากมหาวิทยาลัยศิลปากร ได้ไปปรึกษากับคุณวินิจ นาวิกบุตร หัวหน้ากองการในพระองค์ ให้พิจารณาอัญเชิญตราประจําพระองค์ ซึ่งค้นพบจากหนังสือส่วนพระองค์ในห้องอนุสรณ์สมเด็จพระราชบิดา โรงพยาบาลศิริราช มาเป็นตราของมหาวิทยาลัย โดยมีความหมายกว้าง ๆ ว่าเพื่อเป็นที่ระลึกถึงทูลกระหม่อมสมเด็จพระราชบิดาในฐานะที่ได้ทรงคุณเป็นอเนกประการแก่การศึกษา ของประชาชนชาวไทย และได้ทูลเสนอเรื่องขอพระบรมราชานุญาตในวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2512 ในการนี้ได้มีการตกลงกับมหาวิทยาสัยแพทยศาสตร์ ซึ่งขณะนั้นได้ดําเนินการเปลี่ยนชื่อเป็น “มหาวิทยาลัยมหิดล” ว่าจะใช้ตราประจําพระองค์ของสมเด็จพระราชบิดาเช่นเดียวกัน และในวันที่ 29 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 หม่อมหลวงทวีสันต์ ลดาวัลย์ รองราชเลขาธิการ ได้ส่งหนังสือเรื่องพระราชทานตรามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ถึงอธิการบดีมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ว่าพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานตรามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ให้แก่มหาวิทยาลัยเพื่อใช้เป็นเครื่องหมายในกิจการราชการของมหาวิทยาลัยต่อไป