中鐵工程設計咨詢集團有限公司成立于2004年7月1日，由鐵道專業設計院、北京鐵路局北京勘測設計院、北京鐵路局太原勘測設計院、鄭州鐵路勘察設計研究院、濟南鐵路勘察設計咨詢院有限公司等五家企業重組改制成立。其核心企業（本部）由原鐵道專業設計院與原北京鐵路局北京勘察設計院進行內部資源重組整合而成。
原鐵道專業設計院的前身是1953年2月新中國成立的鐵道部設計局定型設計課，1957年11月10日，經國務院批準，由鐵道部設計總局直屬的電務、工廠、大橋、定型設計和航空勘察事務所組建而成的鐵道部專業設計院正式掛牌。鐵專院各專業相互獨立，承擔全路航空勘測、工廠勘測設計及標準設計和管理工作。其間歷經七年，幾經變動，1965年后基本上以航空勘察、標準設計、經濟勘察三個專業為主體，組成為專門從事鐵路基本建設基礎性技術工作的勘測設計單位。“文革期間”為保存專業力量，1970年1月鐵道部軍管會將航空勘察處和標準設計處分別整建制劃歸鐵二院和鐵三院領導。1970年8月撤消鐵專院。1978年10月經國務院領導批準在北京恢復鐵道部專業設計院，航空勘察處和標準設計管理處整建制遷回北京。2001年4月27日，由鐵道部所屬事業單位改為科技型企業，更名為“鐵道專業設計院”。根據鐵勞衛函〔2001〕464號《關于將鐵道專業設計院并入鐵道第三勘察設計院的通知》，自2002年1月1日起，鐵道專業設計院并入鐵道第三勘察設計院。
原北京鐵路局北京勘測設計院，成立于1953年，其發展歷經五十年代的北京鐵路局設計科、設計事務所、六十年代的勘測設計處、七十年代的勘測設計所，到1989年定名為“北京鐵路局北京勘測設計院”，具有鐵路綜合、建筑工程、工程測量、地質勘察等設計甲級資質。2004年7月并入中鐵工程設計咨詢集團有限公司核心企業。
原北京鐵路局太原勘察設計院成立于1954年，是一個綜合性勘測設計企業，先后隸屬于太原工程總隊、太原鐵路局。1983年，隨太原鐵路局并入北京局，更名為北京鐵路局太原勘測設計所。1989年1月1日起，為北京鐵路局太原勘測設計院。2003年根據國務院國有資產監督管理委員會（國資改革函〔2003〕373號）文件，太原勘測設計院于2003年11月19日正式劃轉中國鐵路工程總公司。
原鄭州鐵路勘察設計研究院始建于1953 年，在鄭州鐵路局直屬設計科的基礎上組建而成，曾先后易名為鐵道部鄭州鐵路局設計事務所、鐵道部鄭州鐵路局勘測設計所、鄭州鐵路局勘測設計院、鄭州鐵路局鄭州勘測設計院。2001年，鄭州鐵路局進行勘察設計企業重組，將所屬甲級設計企業并入鄭州勘察設計院，成立鄭州鐵路勘察設計研究院。
原濟南鐵路勘察設計研究院始建于1953年，是濟南鐵路局直屬設計科，曾先后易名為設計事務所、工程勘測設計隊、勘測設計所。1981年勘測設計所升格成為直屬路局的處級單位。1984年改組為勘測設計公司。1987年更名為濟南鐵路局勘測設計院。2001年完成了改企建制工作，企業名稱改為濟南鐵路勘察設計咨詢院有限公司。
2003年11月，以上五家企業一同劃入中國鐵路工程總公司。2004年4月7日 ，中國鐵路工程總公司召開勘察設計企業重組工作會議，決定將鐵道專業設計院、北京鐵路局北京勘測設計院、北京鐵路局太原勘察測設計院、鄭州鐵路勘察設計研究院、濟南鐵路勘察設計咨詢院有限公司重組整合并改制為中鐵工程設計咨詢集團有限公司，并成立了籌備組。2004年7月1日中鐵工程設計咨詢集團有限公司正式注冊成立。
2017年5月，作為國務院國資委中央企業首批十戶員工持股試點企業之一，中鐵工程設計咨詢集團有限公司以增資擴股方式成功完成了員工持股及同步混和所有制改革。