1954年8月，兰州机车修理工厂筹备组成立，隶属铁道部机车车辆修理工厂管理局。
1958年11月，铁道部兰州机车工厂成立。隶属铁道部机车车辆工厂管理总局。
1964年，成功检修首台蒸汽机车。
1971年，隶属交通部铁路工业局。
1975年2月，隶属铁道部工业局。
1982年10月,隶属中国铁路机车车辆工业总公司。
1986年2月，隶属铁道部机车车辆工业总公司。
1989年８月，隶属中国铁路机车车辆工业总公司（控股）。
1992年，成功检修首台内燃机车。
1996年5月，隶属中国铁路机车车辆工业总公司（控股〈集团〉公司）。
2000年12月,隶属中国北方机车车辆工业集团公司。
2003年，成功检修首台电力机车。
2008年6月，兰州金牛轨道交通装备有限责任公司成立。
2010年6月，更名北车兰州机车有限公司。
2015年6月，隶属中国中车股份有限公司。
2015年12月，举行更名仪式，正式更名为“中车兰州机车有限公司”。
2016年4月，公司铁塔项目通过国家质检总局铁塔审查部专家组实地核查。
2016年4月，公司举行首台SS7C型电力机车轻大修竣工剪彩仪式。
2016年11月，公司与中车置业有限公司签订“共同开发中车兰州公司老厂区土地合作协议”。中国中车集团公司副总经理贾世瑞参加签约仪式。
2016年12月，公司出台了特困企业专项治理员工分流安置方案。截止12月31日，公司累计安全生产4499天，连续12年实现安全生产。
2017年5月，公司首次合作修的两台和谐机车进厂，标志着公司正式拉开了和谐机车C5合作修的序幕。
2017年10月，公司完成本月40台机车检修任务，创公司转产内燃以来最高月检修纪录。
2017年12月，时任中国中车党委书记、董事长刘化龙与时任甘肃省委书记林铎、时任甘肃省省长唐仁健等领导进行座谈，明确提出了依托兰州公司整体搬迁项目，在兰州建设“三基地一中心一总部”的战略定位。
2018年5月23日，中车西北高端轨道交通装备造修基地开工奠基。
2018年12月12日，中车兰州公司制造的铁路工程维修车竣工剪彩。
2019年5月24日，时任甘肃省委书记、省人大常委会主任林铎调研中车兰州公司新厂建设项目。
2019年11月12日，公司首台智慧云控无人驾驶工程电机车在中车兰州公司下线。
2020年8月1日，中车兰州公司新厂区综合楼封顶。
2020年12月31日，中车兰州公司试修的HXD3D型电力机车竣工交付用户。
2021年8月17日，中车兰州公司检修的首台HXD3型0715号机车成功落车。
2021年9月18日，中车兰州公司第二次党员代表大会隆重召开。
2021年10月7日，甘肃省委常委、兰州市委书记朱天舒一行莅临公司沙井驿新厂区检查指导工作。
2022年2月11日，中车兰州公司沙井驿新厂区揭幕。
2022年5月9日，中车兰州公司首套海上风电塔架在宁波生产基地下线。
2022年12月24日，中车兰州公司荣获甘肃省先进企业贡献奖。
2023年2月19日，甘肃省委书记、省人大常委会主任胡昌升到公司调研指导工作。公司党委书记、董事长高中德和副总经理张军陪同调研。双方就公司生产经营、订单和产业落地、产业规划等情况进行深入交流。胡昌升对公司发展给予了充分肯定。
2023年4月3日，中国中车党委书记、董事长孙永才一行到公司调研指导工作。中国中车党委常委、副总裁马云双、王宫成，中国中车有关部门负责人以及中车大连机车车辆有限公司党委书记、董事长林存增，公司党委书记、董事长高中德等陪同调研并参加座谈。
2023年4月19日，公司中层副职管理人员竞争上岗工作落下帷幕，公司党委开展的全体中层管理人员竞争上岗工作圆满结束。选拔任命副总师级领导、中层正职27人，选拔任命中层副职31人。
2023年4月22日，公司领导班子成员、中层正职管理人员及主题教育相关部门负责人赴甘肃榆中县兴隆山，参观了张一悟纪念馆，并开展了学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育学习研讨会。
2023年4月25日，在中国中车业绩表彰大会暨2023年提质增效工作推进会上，公司获得“科技创新协同创新专项奖”、“抗疫情、保交付、稳经营”特别奖、“提质增效专项奖”；4月27日，在甘肃省总工会2023年庆祝“五一”国际劳动节暨省五一劳动奖表彰大会上，公司荣获“甘肃省五一劳动奖状”。
2023年10月28日，公司乌兰察布分公司首套塔筒成功下线。公司党委副书记、纪委书记、工会主席王波，内蒙古自治区甘肃商会会长南士奇共同为公司乌兰察布分公司首套塔筒下线揭幕。
2023年11月，公司成功试修首台HXD3C型、HXD1C型电力机车。