1898年，盛宣怀担任清政府铁路总公司督办时创建上海吴淞机厂，最初主要为沪宁铁路的建设和运营提供设备维修等服务。1936年，因国防需要，吴淞机厂迁至常州戚墅堰，更名为戚墅堰机厂，成为常州第一个大型近代化工厂。

1937年“八一三”事变后，工厂奉命疏散，部分设备被运往后方。日军攻占上海后，11月27日，日军占领戚机厂和戚墅堰发电厂，工厂先后更名为“武进工场”“常州工场”。

抗战胜利后，国民政府接管工厂，恢复“戚墅堰机厂”名称。1949年4月23日常州解放，解放军派军代表接管，11月更名为戚墅堰铁路工厂。在恢复国家生产、支援抗美援朝、支持三线建设中作出重要贡献。工厂自主研发的280柴油机以及以此为动力的东风8、东风8B成为中国铁路的主力牵引机型，东风11、东风11G机车在中国铁路前5次大提速中担当动力先锋。2007年，工厂属南车戚墅堰机车有限公司，2015年更名为中车戚墅堰机车有限公司。

厂区拥有民国建筑群、机车联合厂房、工人武装起义纪念碑等工业遗产，戚墅堰厂的工人武装起义纪念碑，是为纪念在上海工人武装起义中英勇牺牲的吴淞机厂工人而立。2020年入选“中央企业机械制作工业文化遗产名录”，2021年入选第五批国家工业遗产名单。

作为常州市爱国主义教育基地，年均接待各级考察团众多，工业旅游线路的开通，让民众更好地了解其历史和文化，本企业是中国铁路内燃机车的重要研发、制造和维修基地，产品和服务覆盖全球5大洲20多个国家和地区。工厂研制的内燃机车在中国铁路重载提速中发挥重要作用，奠定了中国铁路工业现代化发展的基础。