1905년 6월: 철도 용산공작반으로 발족(용산기지)

1963년 9월: 철도청 서울공작창으로 개칭

1984년 2월: 철도청 서울철도차량정비창으로 개칭

1996년 3월: 철도청 서울철도차량정비본부로 개칭

2003년 11월: 철도청 서울고속철도차량정비창 발족(고양기지)

2004년 3월: 철도청 고양고속철도차량관리단으로 개칭

2005년 1월: 한국철도공사 고양고속철도차량관리단(고양기지), 한국철도공사 서울철도차량관리단(용산기지)으로 개칭

2006년 7월: 조직개편에 따라 고양고속철도차량관리단, 용산기지 통합 및 한국철도공사 수도권철도차량정비단으로 개칭

2009년 9월: 서울본부 수도권철도차량정비단으로 직제개편

2011년 8월: 수도권철도차량정비단 직제개편(본사 부속기관)

2011년 12월: 수도권철도차량정비단 용산기지 → 고양기지로 이전

2017년 2월: 수도권차량융합기술단으로 개칭

2018년 3월: 수도권철도차량정비단으로 개칭

2020년 9월: 조직개편(15개 차량사업소 관리가 이관됨)

고양기지선을 통해 화전역과 연결되어 있다.

구내에 KTX 행신역이 있다. 원래 정비시설만 유치하려 했으나, 당시 고양시에서 일산신도시를 짓고 있었기 때문에 집값 등의 이유로 심한 반대에 부딪혔다. 고양시장, 시의원, 지역구 경기도의원, 지역구 국회의원과 심지어 화정, 행신지구 입주 예정 주민들까지 반대하자 결국 철도청이 구내에 행신역을 만들었다. 최근엔 수요가 늘어남에 따라 열차도 증편되었다.

KTX 행신역을 억지로 구내에 만들었기 때문에 경의선 행신역에서 오려면 긴 육교를 걸어 들어와야 한다. 원래 육교는 슬레이트로 만들어진 행신역 임시역사와 KTX 행신역 승강장을 잇는 것이었는데 경의선이 수도권 전철이 되자 육교의 절반을 막고 현재의 행신역으로 들어오는 곳으로 다시 연결하였다.

매주 화요일 입환기를 수색차량사업소에서 교체한다.[3]

2016년 8월 28일 KBS 2TV의 다큐멘터리 3일에서 고양차랑사업소를 다루었다.

2019년 4월 15일 오전 2시경 이곳에서 KTX 탈선사고가 발생하였다. 영업운행 중 발생한 사고가 아니라 큰 여파는 없었다.관련 기사, 사고복구열차

홍순만 사장 취임 직후인 2017년 2월경 수도권차량융합기술단으로 개칭하였다가 사퇴한 이후 다시 환원되었다.

2019년 9월 21일 tvN의 일로 만난 사이 4회에서 고양차량사업소가 방영되었다.[5]

2020년 9월 조직개편(차량 정비조직 개편)으로 서울본부, 수도권서부본부, 수도권동부본부, 강원본부 차량처 소속의 15개 차량사업소가 수도권철도차량정비단으로 이관되었다.

이 곳을 비롯한 전국의 모든 차량기지는 국가보안시설이므로 사전 승인 없이 사진을 촬영하여서는 아니 된다.