1979年6月1日，经国务院批准，中国土木工程公司在铁道部援外办公室的基础上正式成立，是我国较早进入国际工程承包市场的四家外经公司之一。
1996年12月，经国家经贸委批准，公司组建集团，更名为中国土木工程集团公司；2000年9月，公司与铁道部脱钩，划归中央企业工委直接管理；2003年初，公司由国务院国资委直接管理；2003年9月，经国资委批准，公司与中国铁道建筑总公司实施战略重组，整体并入中国铁道建筑总公司；2007年12月，中土集团公司完成改制后的工商登记，名称变更为中国土木工程集团有限公司。2014年4月，中铁建中非建设有限公司（以下简称中非公司）整体划入中土集团；2014年8月，中非公司恢复设立；2015年7月，中非公司再次并入中土集团。
自上世纪60年代组织援建坦赞铁路起，公司不断发展壮大，先后成功实施了土耳其安伊高铁、尼日利亚阿卡铁路、亚吉铁路、阿布贾城铁、尼铁现代化项目。
作为中国铁建海外优先战略的重要外经平台，近年来，公司在传统业务基础上加快转型升级，着力搭建国际工程承包业务全产业链平台，确立了以设计咨询为引领、工程承包为主业、资产投资管理为亮点、交通运营为压轴的