1956年，学校前身铁道部属柳州铁路运输学校创建。

1958年，升格为广西铁道专科学校。

1959年初，广西铁道专科学校改为柳州铁道学院；3月，柳州铁道学院及职工干部学校合并为柳州铁道专科学校。

1960 年，柳州铁道专科学校再次改为为柳州铁道学院。

1963年，柳州铁道学院停办，恢复柳州铁路运输学校建制。

1969年，柳州铁路运输学校被撤销。

1970 年，柳州铁路运输学校与柳州铁路司机学校合并为柳州铁路局技术学校。

1971年，更名为柳州铁路中等专业学校。

1974年，柳州铁路中等专业学校更名为柳州铁路运输学校（中专），恢复柳州铁路司机学校（技工）。

1997年，广西电大柳州铁路局分校、柳州铁路局教师进修学校与柳州铁路运输学校合并，实行一套人马三块牌子的管理机制。

2002 年，柳州铁路司机学校并入，组建新柳州铁路运输学校。

2003年，在柳铁路运输学校基础上组建柳州运输职业技术学院。

2004年，学校由柳州铁路局整体移交柳州市人民政府管理。

2007年，柳州市工程职业技术学校并入。

2009年，更名为柳州铁道职业技术学院。

2010年，获广西示范性高等职业院校。

2013年，获广西特色高校。

2014年，成为首批广西高端应用型本科人才联合培养改革试点单位。

2019年，入选“广西高水平高职学校和高水平专业建设计划”立项单位。

2025年3月27日，柳州铁道职业技术学院人工智能产业学院成立。