总部设在北京市。2013年3月，根据第十二届全国人民代表大会第一次会议审议通过的《国务院机构改革和职能转变方案》，为推动铁路建设和运营健康可持续发展，保障铁路运营秩序和安全，促进各种交通运输方式相互衔接，实行铁路政企分开，完善综合交通运输体系。将铁道部拟订铁路发展规划和政策的行政职责划入交通运输部。组建国家铁路局，由交通运输部管理，承担铁道部的其他行政职责。组建中国铁路总公司，承担铁道部的企业职责。不再保留铁道部。2014年1月6日，国家铁路局举行揭牌仪式并开通政府网站（见图）。首任局长陆东福。现任局长刘振芳。

国家铁路局举行揭牌暨政府网站开通仪式

根据《国务院办公厅关于印发国家铁路局主要职责内设机构和人员编制规定的通知》（国办发〔2013〕21号），国家铁路局的主要职责：一、起草铁路监督管理的法律法规、规章草案，参与研究铁路发展规划、政策和体制改革工作，组织拟订铁路技术标准并监督实施。二、负责铁路安全生产监督管理，制定铁路运输安全、工程质量安全和设备质量安全监督管理办法并组织实施，组织实施依法设定的行政许可。组织或参与铁路生产安全事故调查处理。三、负责拟订规范铁路运输和工程建设市场秩序政策措施并组织实施，监督铁路运输服务质量和铁路企业承担国家规定的公益性运输任务情况。四、负责组织监测分析铁路运行情况，开展铁路行业统计工作。五、负责开展铁路的政府间有关国际交流与合作。六、承办国务院及交通运输部交办的其他事项。

国家铁路局设综合司（外事司）、科技与法制司、安全监察司、运输监督管理司、工程监督管理司、设备监督管理司、人事司7个内设机构和直属机关党委；下设沈阳、上海、广州、成都、武汉、西安、兰州7个地区铁路监管局。

根据《中央编办关于国家铁路局所属事业单位机构编制的批复》（中央编办复字〔2013〕92号），国家铁路局设立信息中心、安全技术中心、装备技术中心、工程质量监督中心、市场监测评价中心、规划与标准研究院、机关服务中心7个事业单位。