中国中铁是在原铁道部基本建设总局的基础上改制发展起来的，其最早的历史，可以追溯到1950年铁道部成立的工程总局和设计局，迄今已经走过了近70年的发展历程。
　 新中国成立初期，百业待兴，铁路的修复和新建尤为紧迫。1950年3月，铁道部成立工程总局和设计局（1954年6月18日改称设计总局），下属机构有工程局（主要负责铁路新线建设）和铁路局（负责营业铁路的基本建设）。1952年9月21日，铁道部成立基本建设局，统一领导全路基本建设工程发包等工作，与设计局和工程总局实行分工负责管理。1958年3月5日，铁道部将基建局、设计总局和工程总局合并，成立基本建设总局，除领导各设计院和工程局外，对铁路局的基建、设计、施工机构实行业务指导。此后，在“文革”期间其机构设置和名称几经变化，但主管铁路基本建设工作的职能始终没变。
　 1978年党的十一届三中全会召开以后,为了适应铁路改革和发展的需要，1979年5月铁道部决定，基建总局对外称“中国铁路工程总公司”，实行企业化管理，对本系统的生产、建设和经营管理全面负责，保证完成国家规定的计划任务和各项技术经济指标。这是中国铁路工程总公司第一次挂牌。1989 年 7 月 1 日，铁道部撤销基建总局， 改制成立中国铁路工程总公司， 成为自主经营、 独立核算、 自负盈亏、 具有法人资格的国有大型企业。其下属铁道部第一、 二、 三、 四、 五、 大桥、 隧道、 建厂、电气化工程局， 铁道部第一、 二、 三、 四勘测设计院和专业设计院， 铁道部山海关、 沈阳、 宝鸡桥梁厂， 宝鸡、 武汉工程机械厂， 武汉工程机械研究所， 铁道部咸阳基建管理干部学院、 石家庄党校等22家单位名称不变， 由中国铁路工程总公司实行统一领导和管理。
　　1998年9月， 铁道部对中国铁路工程总公司等五大非运输企业实施结构性分离， 这是总公司历史上第一次实质性的重大改革， 由此总公司开始真正意义上的全面走向市场。2000年9月28日， 按照中央和国务院有关规定， 中国铁路工程总公司正式与铁道部 “脱钩” ， 整体移交中央企业工委管理， 政企分开取得实质性进展， 实现了向 “自主经营、 自负盈亏、 自我发展、 自我约束” 的市场主体和法人实体的转变。“脱钩” 前， 铁道部对相关企业进行了重组， 第一、 二、 三、 四勘测设计院和专业设计院划出由铁道部直属， 中铁西南院、西北院及丰台、 成都桥梁厂划归中国铁路工程总公司。国务院国资委成立后， 自 2003 年 4 月开始归属国务院国资委管理。
　 2003年9月至12月，铁道部第二、第三勘测设计院和沈阳、北京、呼和浩特、郑州、济南、成都、昆明7个铁路局直属的8家设计院、12家施工企业，以及国资委直接管理的中国海外工程总公司相继并入中国铁路工程总公司。这次并入式重组，使总公司设计要素、海外市场要素和企业实力明显增强。在此基础上，重组成立了中铁六、七、八、九、十局集团公司，其后又整合设计资源，于2014年7月成立了中铁工程设计咨询集团公司。2005年10月，总公司收购成都衡平信托投资有限公司，成为中国建筑业首家进入金融领域的企业。2006年11月10日，成为国资委国有独资企业董事会试点企业，加快了建立现代企业制度的步伐。
　 2007年1月，根据党中央、国务院关于进一步深化国有企业改革的精神，按照国务院国资委加快推进国有大型企业股份制改革、支持具备条件的企业实现整体上市的要求，中国铁路工程总公司开始推进企业整体重组并境内外上市的工作。经国务院同意，国务院国资委批准，中国铁路工程总公司独家发起设立中国中铁股份有限公司，于2007年9月12日召开了创立大会，并于同年12月在上海和香港两地成功上市，原中国铁路工程总公司的资质、业绩、业务全部移至中国中铁股份有限公司。有关学校、医院、主辅分离资产等未进入上市范围的机构和资产，由新设立的中铁宏达资产管理中心负责管理。
　 企业成功上市后，加快推进做强做优做大。2008年11月，广东中海工程建设总局并入中国铁路工程总公司，并在此基础上成立了中铁港航工程局，填补了企业在港航业务上的空白。2009年12月，实现了中国航空港建设总公司并入式重组。2010年10月，推进企业新一轮内部重组，打造了新的中铁港航、中国航空港和上海工程公司，进一步优化了产业结构和经营布局。
　 党的十八大特别是十八届三中全会以来，中国中铁全面深化新一轮企业改革，进一步推动企业体制机制创新，加快转型升级步伐，不断推动企业高质量发展。2015年9月，中国中铁启动工业制造板块整体重组置换“二局股份”上市公司股权工作；2017年3月2日，中铁工业登陆A股市场。2017年12月，中国铁路工程总公司改制为国有独资公司——中国铁路工程集团有限公司。2018年10月26日,完成了中铁电气化局所属高铁电气“新三板”挂牌。中铁设计作为国资委首批混合所有制改革员工持股试点单位，成功实施增资扩股引入战略投资者及员工持股混改工作。中铁九局、中铁二院、中铁国际三家单位入选“双百行动”名单，相关改革工作稳步实施。同时统筹推进企业内部资源重组、剥离企业办社会职能、解决历史遗留问题、“三供一业”分离移交等综合配套改革，把企业改革发展全面推向新时代。
　 经过改革开放特别是近些年来的跨越发展，中国中铁对国家的贡献更为显著，综合实力更加雄厚，品牌影响更加广泛，政治优势更加明显，员工生活进一步提升，建筑行业的领军作用更为突出，为迈向国内领先、世界一流的企业发展目标奠定了坚实基础。