Dalam era globalisasi dan digitalisasi saat ini, perusahaan dihadapkan pada tantangan untuk tetap relevan dan kompetitif di tengah perubahan lingkungan yang cepat dan tidak pasti. Terdapat mitos bahwa perusahaan besar biasanya mengalami kesulitan untuk beradaptasi di lingkungan dengan perubahan yang dinamis agar tetap kompetitif sepanjang waktu. Inovasi menjadi kunci untuk mencapai keberlanjutan perusahaan, terutama di industri transportasi yang mengalami tekanan untuk terus beradaptasi dengan teknologi baru dan kebutuhan pelanggan yang berkembang. SDGs (Sustainable Development Goals) mendukung pendekatan ini dengan menekankan perlunya pembangunan infrastruktur yang berkelanjutan dan inovasi dalam sektor industri sejalan dengan SDG 9 (Industry, Innovation, and Infrastructure). Penelitian ini menguji secara empiris model penelitian tentang faktor-faktor penyebab dan efek dari aktivitas innovation ambidexterity dalam konteks industri transportasi kereta api dengan melakukan analisis pengaruh absorptive capacity dan organizational inertia terhadap ambidexterity inovasi di KAI, pada perusahaan operator transportasi kereta api terbesar di Indonesia dan memiliki sejarah monopoli. Inovasi eksploratif dan eksploitatif memiliki peran penting dalam mencapai kinerja keberlanjutan perusahaan, sejalan dengan SDG 11 (Sustainable Cities and Communities) yang mendorong pembangunan transportasi yang efisien dan berkelanjutan di kawasan urban. Pendekatan kuantitatif kausatif, single cross-sectional dengan purposive sampling digunakan untuk mencapai tujuan penelitian. Data dikumpulkan dari 227 responden pada 72 unit bisnis di KAI Group melalui survei off-line dan on-line kemudian dianalisis menggunakan SmartPLS 4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa information technology capability, absorptive capacity, dan environmental dynamism berpengaruh positif signifikan terhadap ambidexterity inovasi. Sebaliknya, inertia dalam unit organisasi memberikan pengaruh yang berlawanan. Sementara itu, ambidexterity inovasi memediasi pengaruh information technology capability, absorptive capacity, organizational inertia terhadap corporate sustainability. Penelitian ini menunjukkan environmental dynamism memperkuat efek positif information technology capability terhadap ambidexterity inovasi. Selain itu, information technology capability dan ambidexterity inovasi terbukti menjadi pendorong utama keberlanjutan perusahaan. Di sisi lain, inertia dalam unit organisasi memiliki dampak negatif. Studi ini menekankan pentingnya peran ambidexterity inovasi dalam mencapai keberlanjutan perusahaan di tengah perubahan lingkungan yang dinamis, berkontribusi pada SDG 12 (Responsible Consumption and Production) dengan mengoptimalkan penggunaan sumber daya dan meminimalkan dampak lingkungan.