通辽机务段位于内蒙古通辽市所在地。随着生产力布局的调整，先后与原彰武、赤峰、白城、大安北、郑家屯、四平、阜新、叶柏寿等8个机务段整合，牵引区段跨越辽宁、吉林、河北、黑龙江、内蒙古四省一区，担当牵引区段核计里程达到5141公里。

2010年路局生产力布局调整，阜新和叶柏寿车间重新划归锦州机务段管理。2011年，铁道部生产力布局调整，在白城组建机务段，白城、大安北车间划归白城机务段管理。

生产力布局调整后，截至2013年底，通辽机务段共有职工4555人，管辖通辽、赤峰、四平、珠斯花4个地区，下设12个职能科室，12个车间；配属机车401台，其中和谐3型内燃机车224台，担当通霍线、珠珠线、珠白线及通辽至隆化、通辽至沈西等线的客货运输任务；担当通辽站、赤峰站、珠斯花站、双泡子站、彰武站、新立屯站调车、编组任务；货运里程2151公里，客运里程1453公里。