Nhà máy xe lửa Gia Lâm là công trình đường sắt trọng yếu người Pháp xây dựng tại Việt Nam vào đầu thế kỷ 20. Ban đầu được xây dựng như một kho cơ khí, nơi các đầu máy xe lửa được bảo dưỡng và sửa chữa
Năm 1970, nhà máy được đầu tư xây dựng lại từ kinh phí do chính phủ Ba Lan viện trợ cho Việt Nam. Hệ thống cơ sở hạ tầng, nhà xưởng được đầu tư đồng bộ, thiết kế theo đặc thù của đường sắt để đáp ứng công suất tối đa là đóng mới gần 1.200 toa xe, sửa chữa hơn 120 đầu máy và 600 toa xe/năm.
Trải qua hai thế kỷ, biết bao thăng trầm đã song hành cùng nhà máy. Thời kỳ hoàng kim, có cả nghìn công nhân làm việc, được coi là niềm tự hào khi được có mặt tại đây.
Kết nối giữa các xưởng trong nhà máy có hệ thống đường ray cả khổ 1,435m và khổ 1m và cầu lăn. Đầu máy, toa xe sẽ được kéo từ xưởng lên cầu lăn, sau đó cầu lăn được điều khiển vào đúng vị trí đường ray cần đưa đầu máy, toa xe vào xưởng để kéo sang.