太原铁路局的历史可以追溯到2005年，当时铁道部进行了一次重大改革，撤销了全国15个铁路分局中的41个，将部分铁路分局的站段划归太原铁路局直属管理。新的太原铁路局是在原太原、大同和临汾铁路分局合并的基础上建立的，其总部设在太原市建设北路282号，邮政编码为030013。
位于华北地区的太原铁路局，气候类型为暖温带和温带大陆性季风气候，气候条件具有显著的年温差和日温差。该局管辖着南北同蒲、大秦、太中银、京包、京原、石太、太焦、侯月、侯西、迁曹等10条主要干线，以及宁苛、太古岚等10条支线。其中，石太线与北京铁路局在赛鱼接壤，南同蒲线连接太原和西安，侯西线则与西安铁路局在下峪口相连。侯月线与郑州铁路局在嘉峰相接，太焦线则与郑州局在夏店交汇。北同蒲线从太原至大同，京原线从原平至大涧与北京局相连，京包线和大秦线分别与呼和浩特铁路局和北京局在不同地点接壤。
作为全路货运量最大、运输收入最高的18个铁路局之一，太原铁路局承担着山西省，特别是能源基地的客货运输重任。其货物发送量超过全路六分之一，煤炭运输量更是占全路总量的三分之一。铁路局所在的区域旅游资源丰富，铁路客运量随着游客、学生和民工的增长而增长，成为了综合交通运输体系中的关键环节，对国民经济和社会发展起到了不可或缺的作用。
太原铁路局成立于2005年3月18日，共有职工11.8万人，管辖南同蒲、北同蒲、大秦、侯月、石太、侯西、太焦、太中（银）、京原、京包、迁曹、石太客运专线等12条干线和西山、东晋、上兰村、忻河、介西、礼垣、宁岢、太岚、口泉、云冈、京唐港、曹南、东港等13条支线，路网纵贯三晋南北，横跨晋冀京津两省两市，线路总延长8682.05公里，营业里程3328.2公里；配属机车1162台、CRH5型动车组6组48辆、客车2005辆。是全国18个铁路局中货运量最大、重载技术最先进的铁路局，也是全路唯一运输主业整体改制上市的铁路局。