กรมการขนส่งทางรางจัดตั้งขึ้นตาม พระราชบัญญัติปรับปรุงกระทรวง ทบวง กรม (ฉบับที่ 18) พ.ศ. 2562 ที่ได้ประกาศลงในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 136 ตอน 49 หน้า 9 เมื่อวันอาทิตย์ที่ 14 เมษายน พ.ศ. 2562 ซึ่งมีผลบังคับใช้ในวันถัดจากวันประกาศในราชกิจจานุเบกษา (คือวันที่ 15 เมษายน พ.ศ. 2562) โดยได้ยกฐานะและโอนกิจการ สิทธิ หนี้สิน และภาระผูกพัน รวมถึงข้าราชการและพนักงานลูกจ้างของสำนักงานโครงการพัฒนาระบบราง