中铁工程设计咨询集团有限公司成立于2004年7月1日，由铁道专业设计院、北京铁路局北京勘测设计院、北京铁路局太原勘测设计院、郑州铁路勘察设计研究院、济南铁路勘察设计咨询院有限公司等五家企业重组改制成立。其核心企业（本部）由原铁道专业设计院与原北京铁路局北京勘察设计院进行内部资源重组整合而成。
      原铁道专业设计院的前身是1953年2月新中国成立的铁道部设计局定型设计课，1957年11月10日，经国务院批准，由铁道部设计总局直属的电务、工厂、大桥、定型设计和航空勘察事务所组建而成的铁道部专业设计院正式挂牌。铁专院各专业相互独立，承担全路航空勘测、工厂勘测设计及标准设计和管理工作。其间历经七年，几经变动，1965年后基本上以航空勘察、标准设计、经济勘察三个专业为主体，组成为专门从事铁路基本建设基础性技术工作的勘测设计单位。“文革期间”为保存专业力量，1970年1月铁道部军管会将航空勘察处和标准设计处分别整建制划归铁二院和铁三院领导。1970年8月撤消铁专院。1978年10月经国务院领导批准在北京恢复铁道部专业设计院，航空勘察处和标准设计管理处整建制迁回北京。2001年4月27日，由铁道部所属事业单位改为科技型企业，更名为“铁道专业设计院”。根据铁劳卫函〔2001〕464号《关于将铁道专业设计院并入铁道第三勘察设计院的通知》，自2002年1月1日起，铁道专业设计院并入铁道第三勘察设计院。

原北京铁路局北京勘测设计院，成立于1953年，其发展历经五十年代的北京铁路局设计科、设计事务所、六十年代的勘测设计处、七十年代的勘测设计所，到1989年定名为“北京铁路局北京勘测设计院”，具有铁路综合、建筑工程、工程测量、地质勘察等设计甲级资质。2004年7月并入中铁工程设计咨询集团有限公司核心企业。

原北京铁路局太原勘察设计院成立于1954年，是一个综合性勘测设计企业，先后隶属于太原工程总队、太原铁路局。1983年，随太原铁路局并入北京局，更名为北京铁路局太原勘测设计所。1989年1月1日起，为北京铁路局太原勘测设计院。2003年根据国务院国有资产监督管理委员会（国资改革函〔2003〕373号）文件，太原勘测设计院于2003年11月19日正式划转中国铁路工程总公司。

原郑州铁路勘察设计研究院始建于1953 年，在郑州铁路局直属设计科的基础上组建而成，曾先后易名为铁道部郑州铁路局设计事务所、铁道部郑州铁路局勘测设计所、郑州铁路局勘测设计院、郑州铁路局郑州勘测设计院。2001年，郑州铁路局进行勘察设计企业重组，将所属甲级设计企业并入郑州勘察设计院，成立郑州铁路勘察设计研究院。

原济南铁路勘察设计研究院始建于1953年，是济南铁路局直属设计科，曾先后易名为设计事务所、工程勘测设计队、勘测设计所。1981年勘测设计所升格成为直属路局的处级单位。1984年改组为勘测设计公司。1987年更名为济南铁路局勘测设计院。2001年完成了改企建制工作，企业名称改为济南铁路勘察设计咨询院有限公司。

2003年11月，以上五家企业一同划入中国铁路工程总公司。2004年4月7日 ，中国铁路工程总公司召开勘察设计企业重组工作会议，决定将铁道专业设计院、北京铁路局北京勘测设计院、北京铁路局太原勘察测设计院、郑州铁路勘察设计研究院、济南铁路勘察设计咨询院有限公司重组整合并改制为中铁工程设计咨询集团有限公司，并成立了筹备组。2004年7月1日中铁工程设计咨询集团有限公司正式注册成立。

2017年5月，作为国务院国资委中央企业首批十户员工持股试点企业之一，中铁工程设计咨询集团有限公司以增资扩股方式成功完成了员工持股及同步混和所有制改革。