大同机车技师学院创建于1958年。1985年被确定为铁道部重点技工学校，1991年经山西省重点技工学校评估组全面评估，以全省最好成绩评定为省级重点技工学校。1994年学校全面通过了国家劳动部的评估验收，被确定为国家级重点技工学校，是山西省首批进入国家重点技工学校行列的机械类技工学校。1994年10月学校设立山西机械行业国家职业技能鉴定所。2004年5月经国家劳动和社会保障部批准确定为高级技工学校，并被中国北车集团确定为电力机车培训基地，2005年11月被劳动和社会保障部批准为国家高技能人才培训基地（机电项目），2006年3月被批准为技师学院，2006年通过了ISO9001质量管理体系认证审核。2008年被国家劳动部确定为国家高技能人才培养示范基地。2012年学校被批准为国家中等职业教育改革发展示范学校立项建设单位。