1894年4月11日，中国第一个桥梁制造工厂——山海关造桥厂正式诞生。此后，以山海关造桥厂为骨干的中国中铁早期队伍成为中国民族工业的先行者和铁路建设的开拓者，开启了中国铁路建设事业的先河。在中国中铁一百多年的历史源流中，还有一大批像中铁山桥一样的企业和铁路建设队伍，不断为中国早期民族工业和铁路建设做出贡献，并伴随着历史的演进，陆续发展成为中国中铁的主体力量，汇集成为中国铁路建设和基础设施建设的中流砥柱。
山海关造桥厂成立后，又参与了京榆铁路的建设。1898年10月，参建的京榆铁路延伸至奉天（今沈阳），改称关内外铁路，1907年8月改称京奉铁路，1912年京奉铁路全线通车。山海关造桥厂从1905年9月开始，参与了由詹天佑主持、中国人第一条自行设计施工的铁路——京张铁路的建设，为京张铁路制造了全线钢桥。京张铁路于1909年10月2日通车。这一期间，山海关造桥厂开始探索生产道岔辙尖等产品，1912年制造出中国第一组铁路道岔。
特别值得一提的是，中国中铁早期的产业工人还在党的历史和工人运动史上写下了光辉的一页。1921年，中国共产党“一大”召开后，党中央先后派杨宝昆、邓中夏、王尽美等同志到山海关铁工厂领导工人运动，其中，王尽美以铁工厂工人身份于1922年9月建立了党小组。1922年10月4日至12日，组织了震惊中外的京奉铁路工人第一次大罢工，并取得重要胜利。
20世纪30年代，修建成渝铁路时的成渝铁路工程局，新中国成立后改组为西南铁路工程局，是中国中铁所属的中铁二局、中铁五局的前身；20世纪40年代修建宝天、天兰铁路时的陇海铁路局宝天工程段，新中国成立后，改组为西北铁路干线工程局，是中国中铁所属的中铁一局的前身；解放战争初期成立的东北铁道工程总队是中国中铁所属的中铁三局、中铁四局的前身。这些中国铁路建设的开拓者，为中国早期铁路建设作出了重要贡献。新中国成立前夕，中国人民解放军第一野战军、第二野战军、第四野战军、华北野战军等上万名官兵加入了铁路建设大军，接管了已有铁路管理人员和施工队伍，组建成为新中国的铁路建设队伍，成为中国中铁的骨干力量。
1950年，新中国刚刚成立，百废待兴。国家为了打通西南交通要道，党中央批准修建新中国成立后第一条铁路——成渝铁路。1950年6月，在成渝铁路开工典礼上，邓小平、贺龙等老一辈革命家授予中国中铁建设者“开路先锋”旗帜。经过2万多名建设者连续两年的艰苦奋斗，成渝铁路于1952年7月1日正式通车。毛泽东主席亲笔题词“庆贺成渝铁路通车，继续努力修筑天成路”。
1950年3月，中华人民共和国铁道部工程总局和设计总局成立，1958年合并为铁道部基本建设总局，1989年7月1日成立中国铁路工程总公司，2000年9月26日与铁道部实行政企分开，2003年5月后隶属于国务院国有资产监督管理委员会管理，2007年9月12日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，2007年12月3日和12月7日，中国中铁分别在上海证券交易所和香港联合交易所成功上市。2017年12月由全民所有制企业改制为国有独资公司，更名为中国铁路工程集团有限公司。
120多年的历史长河中，特别是新中国成立以来，中国中铁及全公司广大员工逢山开路、遇水架桥、南征北战、风餐露宿，历经沧桑变迁，担当民族脊梁。先后修建了成渝铁路、成昆铁路、宝成铁路、京九铁路、青藏铁路、京津城际、武广高铁、京沪高铁、哈大客专等百余条铁路干线。同时，还建设了北京地铁、天津地铁、武汉长江大桥、南京长江大桥、秦岭隧道、大瑶山隧道、京珠高速公路、连霍高速公路、北京站、北京南站、坦赞铁路等一大批创造历史、开启未来的精品工程，推动和见证了中国铁路建设和基础设施建设事业从无到有、从小到大、从弱到强。
1898年制造的钢绗梁
十九世纪一二十年代的工友合影
十九世纪初的厂房
十九世纪二三十年代道岔厂房
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