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ISO 9001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。

大同机车技师学院位于美丽的历史文化名城山西省大同市，北面距离世界文化遗产“云岗石窟”仅20公里，南面紧邻京大、大运高速公路，环境优美，景色宜人，是学习、工作、生活的理想场所。建校57年来，学校办学规模不断扩大，办学条件根本改善，教学质量稳步提高，办学层次日益提升，办学实力显著增强，累计培养合格的具有中、高级操作水平的毕业生4万余名。

目前大同机车技师学院占地面积77922平方米，建筑总面积78295平方米，现有在校中等职业学生4000余人，各类函授学员1000余人。学校设有机床切削加工、数控加工、电气自动化设备安装与维修、冷作钣金加工、机械设备装配与自动控制、焊接加工、铆焊加工、计算机动画制作、汽车维修等专业（工种），并开设了相应的高级工班和技师班。