中国铁建十六局集团前身是中国人民解放军铁道兵第十一师和第十三师，成立于1952年。
1981年，铁道兵第十一师和第十三师合并为铁道兵第十一师，与铁道兵运输团（铁道兵新线临时管理处）组建为中国人民解放军铁道兵“首都师”。
1984年，中国人民解放军铁道兵“首都师”集体改工并入铁道部，改称铁道部第十六工程局。
2000年，归属中央企业工委管理，更名为“中铁第十六工程局”。
2002年改制为中铁十六局集团有限公司。
2003年国资委成立后，归属国务院国资委管理。
2008年3月，作为中国铁建旗下的大集团公司之一，随同整体成功上市。
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