1959年,为了培养新线铁路基本建设人才,铁道部海拉尔铁路工程局在哈尔滨创建了海拉尔铁路工程局哈尔滨工程学校。学校初设两个线路中专班、两个桥隧中专班,设置在校生规模200人。1960年9月,海拉尔铁路工程局哈尔滨工程学校升格为海拉尔铁路工程局哈尔滨铁路工程学院,后改建为东北铁路工程局哈尔滨工程学校。1962年,东北铁路工程局哈尔滨工程学校更名为东北铁路工程局职工干部学校。“文革”开始以后,学校基本处于停滞状态,仅有司机班、机械班,1970年,彻底停止办学。1973年11月,经交通部第三铁路工程局研究决定,在原址成立了第三铁路工程局哈尔滨铁路工程学校,从下属各单位抽调23位技术人员及教师,负责学校的教学工作。1974年,哈尔滨铁路工程学校以全新的面貌恢复招生,开设了工程、机械、师范3个专业,学校办学规模设置为在校生800人,其中中专班600人,职工班200人。1974年至1978年,共培养社会招生309名,培养各类短训班结业生297名,为铁路建设培养了一大批专业技术人才。1978年9月,将原来发散在第三工程局各处办的“七·二一”大学班,迁入哈尔滨铁路工程学校,成立铁道部第三工程局哈尔滨职工大学。1984年,铁路第三工程局职工大学通过教育部备案,更名为哈尔滨铁路工程职工大学。1992年,由哈尔滨铁路工程学校、哈尔滨铁路工程职工大学、铁三局哈尔滨地区办事处三家合并,资源重组后组建成新的哈尔滨铁路工程学校。1999年,经教育部专家组评审,哈尔滨铁路工程学校成为国家级重点中专学校。2002年2月5日,经过省政府批准、教育部备案,晋升为高等职业院校,更名为哈尔滨铁道职业技术学院。2003年,与原铁道部烟台疗养院实现资产重组,在烟台设立分院;同年兼并了三局物资公司配件站。占地面积增加了150亩。2007年,学院跻身省级示范性高职院校建设行列。同年12月,以优秀成绩通过了教育部高职院校人才培养工作水平评估专家组的验收。2009年,原中铁三局哈尔滨实验学校50名退休教师成功移交地方,铁路工程公安局第三公安处第一直属派出所(哈铁学院派出所)移交哈尔滨市公安局。2013年,学院国家百所骨干高职院校建设以优秀成绩通过验收。2015年,学院整体搬入新校区,被教育部确定为现代学徒制首批试点单位,被中央文明委授予全国文明单位称号。2016年,学院被财政部、发改委等六部委确定为产教融合首批试点单位。2019年12月,学院被教育部、财政部列入第四类高水平专业群建设单位(C档)。