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。