1949年11月30日重庆市解放，重庆市军管会接管了成渝铁路工程局、川黔线隆筑铁路工程局筹备处、湘桂黔铁路工程局重庆办事处、浙赣铁路保管处、东北运输总局保管处、陇海铁路重庆储运所和中国桥梁公司重庆分公司等7个旧铁路机构，以及贵州省军管会接管的湘桂黔铁路工程局都筑段工程处。西南军政委员会以重庆、贵阳两市接管的旧铁路机构、人员为基础，在重庆筹建西南铁路工程局。1950年6月12日，经中央财经委员会批准，西南铁路工程局宣告成立，局址设在重庆市上清寺交通巷3号。此为中铁五局（集团）有限公司前身。
1952年12月15日，铁道部决定撤销西南铁路工程局，在西南地区以原西南铁路工程局的人员为基础，组建铁道部新建铁路工程总局第二工程局、第九工程局、铁道部设计局西南设计分局、铁道部基本建设局第二基本建设分局、铁道部重庆铁路局、铁道部昆明铁路局等六个铁路单位。铁道部新建铁路工程总局第二工程局局址驻成都。
1958年3月1日，根据铁道部指示，铁道部新建铁路工程总局第二工程局机关由成都迁贵阳市枣山路。同年5月7日根据铁道部通知，更名为铁道部第二工程局。
1958年10月15日，根据铁道部通知，撤销铁道部第二工程局，以铁二局为基础，组建铁道部贵阳铁路局，从而转入“工管合一”时期。局址仍驻贵阳市枣山路。
1961年，铁路管理体制再度变更，由“工管合一”恢复为工管分立。同年8月15日，经国务院批准撤销贵阳铁路局，并于10月8日成立铁道部西南铁路工程局。局址驻成都市通锦路。
1964年9月15日，为适应西南铁路建设大会战需要，奉铁道部命令，西南铁路工程局机关迁驻贵阳市枣山路办公，集中指挥川黔线、贵昆线施工。
1966年，成昆线会战全面展开后，局机关于2月1日迁驻四川甘洛县办公。同年8月1日，根据铁道部通知，局名改为铁道部第二铁路工程局。局址仍驻甘洛。
1968年10月30日，经四川省革命委员会批准，铁道部第二铁路工程局革命委员会成立。1969年10月23日，由成都军区实行军事管制。
1970年8月，湘黔、枝柳铁路建设会战开始，局机关于同年11月1日由四川甘洛迁驻贵阳市枣山路办公。
1971年9月1日，国务院决定，交通部和铁道部合并，改称交通部，原铁道部第二铁路工程局也改为交通部第二铁路工程局。局址仍驻贵阳枣山路。
1971年8月10日，遵照国务院、中央军委指示，二局除留在四川境内的单位和施工队伍仍由铁道兵实行军管外，其余单位（包括局机关）均由广州军区和贵州军区派出部队实行军管。1973年1月6日，贵州省军区撤销派驻铁二局在贵州境内贵州指挥所及各工程处军管会；广州军区派驻二局的各级军管会也于同年7月奉命撤销。
1975年铁道部、交通部分开。同年4月1日局名又改称铁道部第二工程局。局址仍驻贵阳。1978年4月1日取消铁道部第二铁路工程局革命委员会。仍为铁道部第二铁路工程局。
1979年1月1日，据铁道部党组1978年12月1日通知，铁道部第二铁路工程局分建为第二、第五两个工程局。分建后的铁五局机关驻贵阳。
1984年10月1日，根据铁道部通知，铁道部第五工程局改为铁道部第五工程公司。
1985年9月1日，恢复铁道部第五工程局名称。
1999年12月29日，根据中国铁路工程总公司批复，经贵州省工商行政管理局登记注册，原铁道部第五工程局改制为中铁五局（集团）有限公司（以下简称“中铁五局”）。
2000年元月12日，中铁五局(集团)有限公司正式挂牌成立。同年6月前，所属11个工程处由局出资和本单位职工持股会出资，相继改制为子公司。各子公司建立股东会、董事会、经理层，并建立公司基本管理制度。
2001年，中铁五局与铁道部正式脱钩，全面走向市场。
2002年，根据建设部资质就位标准，中铁五局对主要子公司和后勤单位再次重组，把一、二公司合并为一公司，三、四公司合并为三公司，将五公司改制为五分公司，机械化公司改制为七分公司。这次重组，新的一公司、三公司只是为了满足建设部的资质标准要求，实际上原一公司、二公司、三公司、四公司仍然是自主经营、自主管理、独立核算的经济实体。在后勤系统，将建三处与房产处合并为新的建三处，生活处与实业总公司合并为实业公司。同年，成立了中铁五局第一家股份制公司——天纬房地产开发公司。
2003年，为深化企业改革，中铁五局本部进行了机构改革，对一些部门的职能进行了调整。调整后，共设立14个部门、3大中心、6个挂靠管理机构，比原有机构减少了9个，减幅28%。按照新的岗位设置，中铁五局本部本着“公平、公正、公开”的原则，实行了全员竞聘上岗。
2004年，按照国家主辅分离、辅业改制的有关政策，中铁五局一公司一处物业公司、二处医院和六公司机械厂进入实施操作阶段，物资公司六枝水泥厂、郴州材料厂、培训中心、六公司五新饭店等单位进入方案论证阶段。同时，中铁五局对昆明设计院托管后的改革改制工作进行了研究论证，和昆明设计院共同完成了改制总体方案、公司章程的制订工作。对实业公司、飞机坝幼儿园、建三处、电务公司贵阳通信服务公司进行了改革改制，分流安置了富余人员。
2005年，中铁五局撤销一公司、三公司管理机构，恢复成立第一、二、三、四工程公司，将七分公司改制为机械化公司，将五分公司改制为五公司。集团新增铁路、市政施工总承包一级资质各2个，水利水电施工总承包一级资质1个和9个相关专业资质。
一公司物业公司、六公司机械厂、六公司五新饭店从企业分离。贵阳中心医院和中心防疫站整体移交贵州省，于2005年12月28日签订移交协议；湖南、河南地区的公安、中小学已基本移交完毕；贵州、广东地区的公安、中小学移交前期工作已完成，待签订移交协议。
2006年，中铁五局新签合同额和企业营业额首次双双突破百亿元，成为贵州省营业额上百亿元的五大企业之一。对经营窗口单位进行精减撤合并，撤销昆明分公司、西宁办事处、天津办事处，并对其他经营窗口单位进行了职能定位、定编定员、竞聘上岗。贵阳中心医院、中心防疫站于2006年1月1日分别移交贵阳医学院附属医院、贵州省防疫站。
2007年,中铁五局继续深化内部改革，实行新的离岗休养政策和工资制度。整合房地产资源，成立中铁五局集团置业有限公司。贵阳地区和广东省境内5个公安机构的移交工作基本完成。局直管单位住房公积金、贵阳地区在职和离退休职工医疗保险纳入贵阳市管理。顺利完成了“宏图项目”的各项工作，为中国中铁2007年12月3日成功在a股和h股上市做出了贡献。
2008年随着中国中铁的上市，元月底，中铁股份公司对中铁五局的领导班子进行了调整，董事长、党委书记、党委副书记和董事等都有变动。同时，股份公司法律部下发文件对中铁五局的注册资本金进行了增资，即从原来的93110万元增加到173158.69万元；根据贵阳市城建发展、街道门牌号码变动的实情，中铁五局经营场所由原来的枣山路77号变更为枣山路23号（以上涉及变更公司三大项：场所、法定代表人和注册资本）；在重组改制、结构调整方面，根据实际情况，将局广州分公司与路桥分公司合并后成立路桥工程子公司，上海经理部改制为子公司，五公司弃分公司留子公司，并将注册地由云南昆明变更到湖南郴州；根据中铁股份公司要求，清理和注销了部分四级及以下企业5家。
2009年，中铁五局成立多元经济管理中心，对全局多元资产进行集中管理经营；将原属机电公司的工程业务划归路桥公司；成立测绘试验分公司、机械设备租赁分公司，机械租赁分公司与机电公司合署办公。推进主辅分离，将成都分公司公安科移交地方政府管理，将怀化医院移交怀化市政府管理。
2010年，中铁五局合同额、营业额分别突破500亿元、300亿元，提前一年实现回归中国中铁第一方阵的战略目标，为“十一五”划上了圆满的句号。
2011年，中铁五局实行局机关本部贵阳、长沙两地办公。局主要职能部门设置到长沙办公中心；贵阳办公中心保留社保部，新设行政管理部、党群工作部、财会部贵阳分部、科技部贵阳分部。贵阳办公中心由一名局领导副职担任主任。两地办公后，局工商注册、税务、社保关系仍然保留在贵阳。
2012年，中铁五局对电务公司与城通分公司进行合并重组，成立了电务城通公司，对外仍然保留电务公司、城通分公司。成立成都工程分公司。成立拉萨、呼和浩特、济南、重庆分公司，以及海外的塔吉克斯坦、斯里兰卡、肯尼亚、加纳、贝宁、新加坡分公司和斐济办事处。在局本部增设投资管理部、工程经济管理部。注销两家四级企业。取得铁路施工总承包特级、铁道行业设计甲（ⅱ）级等经营资质。
2013年，中铁五局将成都工程分公司改制为成都工程公司。将成都、郫县投资公司51％的股权转让给中铁贵州旅游公司，公司所属项目移交中铁贵州旅游公司管理。成立中铁五局贵州海外进出口贸易有限公司。对贵州天怡大酒店有限公司股权变更，将其由中外合资企业变更为五局独资内资企业。整合房地产管理资源，将建筑公司邵阳房地产项目移交置业公司管理。与中国中铁共同投资组建中铁贵阳投资发展有限公司，实施贵阳市南明区龙洞堡新城基础设施建设项目。成立太原、哈尔滨分公司。新增施工总承包一级资质2项，专业承包一级资质5项，专业承包三级资质1项。
2014年，中铁五局围绕“稳增长提效益、推改革强管理、控风险保稳定、转作风抓落实”的总体工作思路，积极应对市场变化，夯实基础管理，实现了企业持续快速发展。全面深化企业改革，推行工程项目精细化管理工作，制定深化企业改革、项目精细化管理系列规章制度，实施机构和人员编制调整，创新作业层实体建设，企业管理更加规范高效。调整了区域工程指挥部的编制和职能，实行一个机构直接管理多个在建项目或集中管理多个收尾项目的新模式，西宁、南宁、贵阳、成都、哈尔滨5个区域工程指挥部实现实质性运作。配合股份公司做好企业重组工作，接收原中铁九局广州公司，重组成立为中铁五局广州工程分公司；将电务城通公司四个项目部整体移交给中铁武汉电气化局广州分公司；启动了成都公司与一公司、五公司四川地区部分项目、单位的重组工作。企业特级资质增项成功，取得房屋建筑工程施工总承包特级资质及建筑行业工程设计甲级资质，新增施工总承包一级资质2项、专业承包一级资质2项、专业承包资质1项。人才队伍建设更加优质，科技体系建设更趋完善，企业信誉形象持续提升，2014年上、下半年在全路信用评价均进入a级，分别为第三、第二名，连创历年排名新高。
2015年，全局上下主动适应经济发展新常态，紧密围绕企业生产经营中心任务，保持定力，精准发力，群策群力，取得了新的辉煌业绩。正式实施区域工程指挥部管理，共划分哈尔滨、北京、西宁、成都、贵阳、南宁、南昌、长沙、昆明九个区域工程指挥部。对成都工程公司进行重组，一公司、五公司西成4标项目部，一公司成兰6标项目部，五公司成都天成混凝土公司等单位整体划入成都工程公司。全长超过14公里的沪昆客专云南段壁板坡隧道胜利贯通，织纳、赣龙等6个铁路项目相继开通。精细化管理由工程项目向两级机关全面覆盖，成功启动了蒙华项目管理实验室活动。获中施协科技创新成果二等奖1项，获贵州省科技进步二等奖1项，取得专利授权31件，局获“2015年度凯发国际天生赢家的文化建设典范企业”荣誉。
2016年，我们紧紧围绕生产经营中心工作，坚持稳中求进，聚焦提质增效，精彩纷呈，可圈可点。重点工程进展顺利，沪昆云南、南宁枢纽、京广电气化改造等铁路项目按期开通，安六、蒙华项目隧道施工质量得到业主称赞，济青高铁制架梁等施工速度刷新全国纪录。内控体系运转正常，安全生产、对外投资、海外经营等运营风险总体可控。改革改制蹄疾步稳，顺利压减三级以下单位7个；优化调整区域指挥部机构及职能；探索推进地铁项目标准化管理。品牌效应持续扩大，获鲁班奖2项、国家优质工程奖5项、省部级科技进步奖3项，获国家专利31件；中共中央政治局常委、国务院副总理张高丽，铁总党组书记、总经理陆东福等领导先后深入我局京张项目检查调研；央视等多家省部级以上媒体集中报道我局项目施工生产情况。