El ferrocarril llegó oficialmente a Temuco el primer día de 1893. Se cree que la primera casa de máquinas se ubicó pocos metros al norte de la actual, en terrenos cedidos a Ferrocarriles del Estado por los indios mapuches. Temuco se convirtió en un importante centro ferroviario, donde los trenes de largo recorrido cambiaban sus locomotoras. Allí también se albergaron las locomotoras que operaron los trenes de los ramales a pueblos como Carahue, Cunco y Cherquenco. Durante los primeros decenios de este siglo, se realizaron en la casa de máquinas de Temuco reparaciones complejas a locomotoras; luego de que entrara en funciones la Maestranza San Bernardo, en 1920, continuaron efectuándose en Temuco reparaciones simples.
Por 1930 se hizo sentir cada vez más la insuficiencia de la original casa de máquinas, decidiéndose la construcción de una nueva -la actualmente existente-, que se efectuó en dos etapas, entre 1937 y 1941. Inicialmente, la nueva casa complementó, sin remplazarla, a la antigua.
Los fogones de las últimas locomotoras se apagaron definitivamente hacia fines de 1983, lo que acarreó a su vez el fin del uso normal de la casa de máquinas.
El monumento se mantiene en estado regular de conservación. Ha sufrido el extravío de piezas, y de una locomotora completa, la Nº714, que fue trasladada a Santiago. Por otra parte, en 1992 y 1993 se invirtieron recursos del Fondo Nacional para el Desarrollo de las Artes FONDART, que fueron invertidos en reparaciones a la estructura de la casa redonda (particularmente al techo y ventanas), en el retiro de escombros del recinto, en la pintura de algunos de los coches que forman parte de la colección, y en la habilitación de baños y de una sala de conferencias en los antiguos camarines.
El recinto de la casa de máquinas funciona como museo de sitio, a cargo de la Corporación Chilena de Conservación del Museo Ferroviario de Temuco, entidad que ha realizado un invaluable aporte a la conservación de estos bienes.
Muere Alejo Carpentier