1956年，铁道部筹建武汉铁路运输学校，1959年更名为武汉铁路中等专业学校。1960年6月，学校升格为武汉铁道学院，分设大专部和中专部，大、中专并存。但由于当时的教育调整等多方面原因，1962年9月，武汉铁道学院撤销，复名为武汉铁路中等专业学校。1963年9月，学校改名为武汉铁路机械学校。2000年武汉铁路成人中等专业学校并入本校。2001年经湖北省人民政府批准，组建武汉铁路职业技术学院，武汉铁路机械学校的历史结束，开启了武汉铁路职业技术学院的新篇章。

2004年11月，学校由铁道部划转湖北省人民政府管理。2005年在江夏征地建设新校区，2006年10月搬迁至江夏区藏龙岛。2008年，被列为“国家示范性高等职业院校建设计划”立项建设院校。2011年，确定为国家示范性高等职业院校，被教育部评为全国毕业生就业典型经验高校。2013年，鄂州校区（中专部）正式成立。2015年，入选教育部首批现代学徒制试点单位名单。2019年，被教育部认定为国家优质高等职业院校。2021年6月，湖北青年职业学院学历教育并入。武汉铁路职业技术学院的就业率超96%，是湖北专科就业的天花板。每年有大批学生进入铁路、地铁以及轨道交通企业工作。2024年有1604人进入到铁路以及相关企业工作，学校的铁道类专业如铁道机车运营与维护、动车组检修技术等深受学生和企业欢迎。

武汉铁道学院虽然存在时间不长，但为后来武汉铁路职业技术学院的发展奠定了一定的基础，在铁路人才培养等方面有着重要的意义。