学院前身为铁路系统的两所学校——天津铁路工程学校和天津铁路分局职工培训中心（由原天津铁路成人中专学校和天津铁路运输技工学校组成），其中天津铁路工程学校建于1951年，是天津市首批国家级重点中专校，全国职业教育先进单位，1958年至1962年，曾改制为专科层次的天津铁路学院;天津铁路成人中专学校建于1953年，是天津市重点学校，被联合国教科文组织文献记载为“中国职工教育的代表”;天津铁路运输技工学校建于1986年，为天津市首批国家级重点技工学校。

2004年9月，铁路系统进行分离企业办社会职能改革，两所学校同时移交天津市，隶属于天津市劳动和社会保障局（现天津市人力资源和社会保障局）。为适应轨道交通行业发展对高等职业教育的需要，2004年12月经天津市人民政府批准成立天津铁道职业技术学院，2005年5月通过教育部备案。2005年9月开始招生。建院以来，在市教委和上级主管部门的帮助支持下，学院领导班子带领全体教职工共同努力，发扬艰苦奋斗的优良传统，紧紧抓住高职教育大发展的难得机遇，不断克难进取，开拓创新，步入了良性发展的轨道。