Trong thời kỳ thành lập Đảng (tháng 2 năm 1930) nhiều Chi bộ Đảng ra đời rất sớm trong các cơ sở hỏa xa được lịch sử ghi nhận là những chi bộ Đảng đầu tiên ở các địa phương như ở đề pô xe lửa Sài Gòn, Tháp Chàm; Đề pô Dĩ An (Bình Dương), Kẻ Rấy (Quảng Bình), Trường Thi (Nghệ An), Gia Lâm (Hà Nội)… Nhiều đồng chí lãnh đạo Đảng và tổ chức công đoàn đã trực tiếp dùng các cơ sở đường sắt làm nơi hoạt động và lãnh đạo phong trào cách mạng của công nhân như các đồng chí Ngô Gia Tự, Lê Duẩn, Nguyễn Hữu Mai (Tổng thư ký Tổng Liên đoàn LĐVN năm 1948), Trần Danh Tuyên (Tổng thư ký Tổng Liên đoàn LĐVN khóa 1, 2)….
Trong Cách mạng tháng Tám năm 1945, tại nhiều cơ sở hoả xa, Uỷ ban công nhân cứu quốc đã được thành lập bên cạnh bộ máy quản lý chuyên môn để cùng khôi phục vận tải đường sắt. Tổ chức công nhân hoả xa cứu quốc nhanh chóng được phát triển rộng rãi thêm nhiều hội viên mới và ra sức tuyên truyền về đấu tranh cho nền độc lập, tự do, kiến quốc. Trước yêu cầu cấp thiết của việc thống nhất tổ chức, ngày 25 tháng 2 năm 1946, tại phòng họp Ga Huế, 20 đại biểu của tổ chức Công nhân hoả xa cứu quốc ở ba miền Bắc, Trung, Nam với sự chỉ đạo của đồng chí Nguyễn Duy Trinh, xứ uỷ Trung Kỳ đã bầu Ban chấp hành lâm thời của "Việt Nam Công nhân hoả xa cứu quốc", tháng 7/1946, Công đoàn Hỏa xa được Tổng Liên đoàn LĐVN công nhận là công đoàn thuộc Tổng Liên đoàn LĐVN. Ngày 25 tháng 2 năm 1946 trở thành ngày thành lập Công đoàn Đường sắt Việt Nam, công đoàn ngành đầu tiên trực thuộc Tổng Liên đoàn lao động Việt Nam.
Ngày 31 tháng 5 năm 1946, trước khi lên đường sang Pháp, tại sân bay Gia Lâm, Hồ Chủ tịch đã căn dặn Công nhân viên chức Hoả xa Việt Nam “Đoàn kết -kỷ luật-công tác”. Nhớ lời Bác dặn, "Việt Nam Công nhân hoả xa cứu quốc" đã tập trung thực hiện nhiệm vụ cấp bách chuyên chở lương thực cứu đói, đảm bảo vận chuyển quân đội, vũ khí chi viện cho Nam bộ kháng chiến và sẵn sàng chiến đấu để bảo vệ nền độc lập nước nhà.
Ngày 16 tháng 6 năm 1946, Đại hội đại biểu Việt Nam công nhân hoả xa cứu quốc toàn quốc lần thứ nhất tại Hà Nội đã vinh dự được đón Cụ Huỳnh Thúc Kháng, quyền Chủ tịch Chính phủ; Ông Nguyễn Văn Tố, Chủ tịch Quốc hội đến dự và phát biểu, đại hội bầu Ban chấp hành gồm 19 đồng chí. Đồng chí Nguyễn Đăng được bầu làm Thư ký Ban chấp hành Việt Nam công nhân hỏa xa cứu quốc.
Ngày 21 tháng 10 năm 1946, một vinh dự lớn cho Công nhân viên chức Đường sắt được đón Chủ tịch Hồ Chí Minh trên chuyến xe lửa đặc biệt từ Hải Phòng về Hà Nội, mặc dù việc nước rất bận nhưng Người vẫn gửi thư khen ngợi trong đó có đoạn “Công việc hoả xa là công việc quan trọng trong sự kiến thiết nước nhà. Tôi mong anh em Sở Hoả xa lúc nào cũng đoàn kết, cố gắng để làm tròn nhiệm vụ”. Người cũng căn dặn “Mỗi anh em làm trong xe lửa đều tổ chức. Công hội Hỏa xa phải là kiểu mẫu cho các công hội khác – Đoàn kết, thân ái !”
Kháng chiến toàn quốc bùng nổ, công nhân viên chức ngành đường sắt cùng nhân dân cả nước thực hiện tiêu thổ kháng chiến, phá máy, đốt kho, phá đường sắt để chặn bước quân thù. Nhiều máy móc, thiết bị được công nhân vận chuyển lên các chiến khu để sản xuất vũ khí. Tại vùng Tây bắc, Liên khu 4 và Liên khu 5, Hoả xa Việt Nam vẫn kiên cường, dũng cảm duy trì chạy tàu trong tình hình chiến sự ác liệt góp phần vào thắng lợi chung của toàn dân tộc.
Trong những năm kháng chiến chống Pháp. Công đoàn Hỏa xa Công đoàn Hỏa xa Liên khu 5, Công đoàn đường goòng Tĩnh - Bình, Công đoàn Hỏa xa Liên khu Việt Bắc đóng một vai trò trọng yếu trong việc động viên công nhân, viên chức trong ngành ngày đêm phục vụ sự nghiệp kháng chiến cho đến ngày thắng lợi.
Miền Bắc được hoàn toàn giải phóng, hàng vạn bộ đội, thanh niên xung phong cùng công nhân viên chức đã hăng hái lao động không mệt mỏi trên các công trường kiến thiết, khôi phục lại hệ thống đường sắt. Trong các năm 1955, 1956, các tuyến đường sắt Hà Nội - Mục Nam Quan, Hà Nội - Nam Định, Hà Nội - Lào Cai nhanh chóng được khôi phục. Đoàn viên công đoàn nhanh chóng phát triển từ 1.200 đoàn viên đến năm 1956 đã có hơn 16 nghìn đoàn viên. Ở đâu cũng có vai trò của tổ chức Công đoàn. Mọi người đã coi đó là mái nhà chung ấm áp, người bạn thủy chung, người đại diện, bênh vực và bảo vệ quyền lợi của mình.
Năm 1962, sáng kiến tổ chức phong trào "Ngày thứ bảy đẩy mạnh sản xuất, đấu tranh thống nhất nước nhà" khơi nguồn từ Nhà máy xe lửa Gia Lâm đã nhanh chóng trở thành phong trào của công nhân viên chức toàn miền Bắc. Khi chiến tranh mở rộng leo thang ra miền Bắc, Công đoàn Đường sắt lại luôn có mặt trong các phong trào thi đua Mỗi người làm việc bằng hai vì miền Nam ruột thịt; Sống bám cầu, bám đường, chết kiên cường dũng cảm; Qua sông không cầu, chạy tàu không ga; Định phá ta cứ đi; Tiếng hát át tiếng bom luôn sát cánh cùng cán bộ, công nhân viên nêu cao truyền thống dũng cảm, kiên cường, thông minh, sáng tạo, vừa sản xuất vừa chiến đấu để đảm bảo giao thông thông suốt, vận tải liên tục trong mọi tình huống. Bằng những phong trào Xây dựng tổ đội lao động xã hội chủ nghĩa, Đơn vị giao thông vận tải thắng Mỹ,… toàn ngành đã phát huy cao độ chủ nghĩa anh hùng cách mạng, kiên cường bám trụ, giữ vững mạch máu giao thông vận tải.
Năm 1975, đất nước thống nhất hòa chung một dải, đoàn viên công đoàn Đường sắt cùng công nhân, bộ đội, thanh niên xung phong ngày đêm viết nên bản hùng ca khôi phục đường tàu Thống Nhất, khắc phục những khó khăn về sức chở, sức kéo, vật tư, phụ tùng, nhiên liệu tạo ra được nhiều sản phẩm rất đáng tự hào. Khi toàn ngành bước vào công cuộc đổi mới, tổ chức lại sản xuất, sắp xếp lại lực lượng lao động, Công đoàn Đường sắt Việt Nam đã xác định cho mình nhiệm vụ vận động công nhân, viên chức thi đua vượt qua mọi khó khăn đảm bảo an toàn vận tải, thực hiện phương châm Đi sâu sản xuất, đi sát công nhân hướng tới mục tiêu thúc đẩy sản xuất cải thiện cuộc sống cho người lao động, nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất kinh doanh, thu hút tiềm năng trí tuệ, từng bước rút ngắn thời gian chạy tàu, phong trào thi đua lao động giỏi đã trở thành cốt lõi và thường xuyên trong sản xuất kinh doanh. Phong trào Ôn lý thuyết, luyện tay nghề, thi thợ giỏi do Công đoàn Đường sắt phát động thu hút nhiều ngành nghề có vai trò trọng yếu tham gia, từ đó mở ra phương hướng đa dạng hóa phương thức vận tải, mở rộng ứng dụng công nghệ thông tin, đưa cơ giới hóa vào sửa chữa đường sắt, hàn ray liền, sản xuất tà vẹt bê tông dự ứng lực, áp dụng công nghệ tiên tiến trong sửa chữa cầu và hầm, sử dụng tín hiệu chạy tàu bán tự động, lắp ráp đầu máy điêden, xây dựng hệ thống quản lý chất lượng trong quản lý và trong sản xuất v.v..
Phong trào công nhân, viên chức đường sắt đang bước vào một thời kỳ mới, phát triển đồng đều cả bề rộng lẫn chiều sâu, tạo ra động lực thúc đẩy sản xuất và nâng cao đời sống vật chất, tinh thần cho người lao động. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các cấp công đoàn với chuyên môn trong phát động thi đua, trong việc thực hiện vai trò của người đại diện chăm lo và bảo vệ quyền lợi của người lao động trở thành một yếu tố quan trọng. Việc thực hiện quy chế dân chủ ở cơ sở đã hướng tới mục tiêu bảo đảm thực hiện đúng mối quan hệ giữa nghĩa vụ và quyền lợi trong quan hệ lao động. Khẩu hiệu Dân chủ, Kỷ cương, Việc làm, Đời sống cùng với việc thi đua Chính quy, văn hóa, an toàn trở thành mục tiêu của hàng vạn đoàn viên công đoàn, công nhân lao động trong ngành đường sắt phấn đấu.
Trong các năm gần đây, phong trào thi đua yêu nước của công nhân, viên chức có nhiều nét đổi mới và nổi bật, trong đó đáng chú ý là phong trào thi đua sản xuất kinh doanh giỏi, quản lý tốt; phong trào Chính quy - văn hóa - an toàn; phong trào luyện tay nghề, thi thợ giỏi và những đợt thi đua đột xuất trên các công trình trọng điểm. Việc thực hiện chính sách xã hội - từ thiện và phong trào văn hóa thể thao cũng được chú trọng. Đặc biệt phong trào thi đua thực hiện phương châm kinh doanh phục vụ khách hàng “An toàn – Thuận tiện – Thân thiện – Đúng giờ – Hiệu quả” đang ngày càng nâng cao chất lượng phục vụ hành khách, chủ hàng, cải thiện hình ảnh Đường sắt Việt Nam trong người dân, lấy lại niềm tin của Đảng, Nhà nước. Trong quá trình tái cơ cấu Tổng công ty ĐSVN, Công đoàn ĐSVN đã sát cánh cùng người lao động; đồng hành, chung sức, góp phần cùng Tổng công ty từng bước vượt qua khó khăn, hoàn thành cơ bản tiến độ theo chỉ đạo của Chính phủ, Bộ GTVT, hoàn thành các chỉ tiêu mà Nghị quyết Đảng bộ, Hội đồng thành viên đề ra.
Từ ngày thành lập đến nay, dưới sự lãnh đạo của Tổng Liên đoàn Lao động Việt Nam, của Đảng uỷ Tổng công ty ĐSVN; bằng tinh thần đoàn kết, tính kỷ luật, sự sáng tạo và cả sự hy sinh dũng cảm, quên mình vì nhiệm vụ của biết bao thế hệ công nhân đã viết lên trang sử hào hùng của ngành Đường sắt Việt Nam. Trong chiến đấu, trong lao động và sản xuất, 15 tập thể đã được phong tặng đơn vị Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân; 13 tập thể và 10 cá nhân được phong tặng Anh hùng lao động; Đường sắt Việt Nam vinh dự được Đảng, Nhà nước trao tặng phần thưởng cao quý nhất Huân chương Sao Vàng. Trong trang sử đó, Công đoàn đường sắt luôn thể hiện tốt vị trí, chức năng của mình, chăm lo và bảo vệ quyền và lợi ích hợp pháp, chính đáng của người lao động, đóng góp to lớn vào kết quả hoàn thành nhiệm vụ kinh tế – xã hội, sản xuất kinh doanh của đơn vị, luôn được Tổng Liên đoàn lao động Việt Nam đánh giá là đơn vị dẫn đầu phong trào thi đua và có nhiều đóng góp quan trọng trong sự nghiệp bảo vệ và xây dựng đất nước. Với những thành tích đó, Công đoàn Đường sắt đã được Nhà nước tặng thưởng Huân chương Lao động hạng Nhất; năm 2003 được tặng thưởng Huân chương Độc lập hạng Ba; năm 2008 được đón nhận Huân chương Độc lập hạng Nhì; năm 2018 vinh dự được đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất (lần thứ hai); nhiều năm liền được Tổng Liên đoàn Lao động Việt Nam tặng cờ thi đua xuất sắc.
Trải qua 15 kỳ đại hội, đến nay Công đoàn Đường sắt Việt Nam có 3 Công đoàn cấp trên cơ sở; 109 Công đoàn cơ sở, trong đó 70 Công đoàn cơ sở trực thuộc với gần 3 vạn đoàn viên. Người lao động hầu hết được đảm bảo việc làm ổn định, thu nhập người lao động bình quân 5 năm 2013 - 2018 tăng 6,6%/năm, chính sách đối với lao động nữ, công tác vì sự tiến bộ phụ nữ thường xuyên được quan tâm chỉ đạo, hàng năm có trên 90% nữ công nhân viên chức đạt danh hiệu “giỏi việc nước, đảm việc nhà”. Tổ chức công đoàn luôn đồng hành cùng chuyên môn tháo gỡ khó khăn trong sản xuất kinh doanh, chăm lo đời sống người lao động, xây dựng quan hệ lao động hài hòa, ổn định, tiến bộ tại doanh nghiệp. Phong trào thi đua yêu nước trong CNVCLĐ có nhiều sáng tạo, đã mang lại hiệu quả thiết thực, góp phần thực hiện thắng lợi các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội.
Để thực hiện tốt mục tiêu đề ra “Đổi mới – Dân chủ - Đoàn kết – Trách nhiệm”, Công đoàn Đường sắt Việt Nam quyết tâm thực hiện thực chất, hiệu quả Chương trình hành động thực hiện Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XII, Nghị quyết Đại hội Đảng bộ Tổng công ty ĐSVN lần thứ XI; tiếp tục thực hiện hiệu quả chương trình hành động thực hiện Nghị quyết Hội nghị Trung ương 6 (khóa X) về ‘Tiếp tục xây dựng giai cấp công nhân Việt Nam thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước”, chương trình hành động thực hiện Nghị quyết Đại hội Công đoàn Việt Nam lần thứ XII (nhiệm kỳ 2018 – 2023); xây dựng đội ngũ cán bộ Công đoàn có kiến thức, năng lực, trình độ, bản lĩnh, kỹ năng và tâm huyết với phong trào công nhân viên chức và hoạt động công đoàn; thường xuyên đổi mới nội dung, phương thức hoạt động Công đoàn theo hướng “Cán bộ công đoàn sát cơ sở, hoạt động thực sự vì người lao động”; chú trọng “Đi sâu vào thực tiễn, nắm bắt tại cơ sở, phát hiện những tồn tại”, xây dựng và thực hiện có hiệu quả chương trình cam kết phối hợp hoạt động hàng năm với chuyên môn; vận động CNVCLĐ thực hiện tiêu chuẩn người công nhân đường sắt học tập theo tấm gương đạo đức Hồ Chí Minh “Đoàn kết - Kỷ luật - Cần kiệm - Sáng tạo”.
Phát huy truyền thống cách mạng vẻ vang của đội ngũ công nhân ngành Đường sắt Việt Nam; truyền thống 73 năm xây dựng, phát triển của tổ chức Công đoàn Đường sắt Việt Nam, công nhân viên chức lao động toàn ngành tin tưởng vào sự lãnh đạo của Đảng, hăng hái thi đua nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả, đảm bảo an toàn chạy tàu, an toàn các mặt, nêu cao ý chí tự lực, tự cường, đoàn kết vững vàng trước thử thách, thực hiện thắng lợi công cuộc đổi mới, tái cơ cấu, tổ chức sắp xếp hợp lý sản xuất kinh doanh; thi đua thực hiện thắng lợi những mục tiêu và nhiệm vụ của Đảng, của Tổng công ty và của Công đoàn ĐSVN đã đề ra, xây dựng tổ chức công đoàn ngày càng vững mạnh, góp phần xây dựng Tổng công ty ĐSVN phát triển mạnh mẽ, bền vững, năng động, xứng đáng với vị trí của một ngành kinh tế quan trọng trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, viết tiếp những trang sử hào hùng của Đường sắt Việt Nam, vững bước đi lên trong thời kỳ mới.