1959年铁道部戚墅堰铸工工艺研究所成立，直属于铁道部，是独立的科研型事业单位。创业之初，条件极为艰苦，第一批戚所人挤在戚厂废弃的碉堡中办公。1959年12月15日，第一栋三层试验大楼——理化试验主楼破土动工，因设计改动、材料供应困难等因素，历时三年才竣工验收。1961年更名为铁道部戚墅堰热加工工艺研究所。1962年与铁道部大同冷加工工艺研究所合并，定名为铁道部戚墅堰机车车辆工艺研究所。
1964年，戚墅堰所在戚机厂、齐齐哈尔厂的帮助下，开展合金钢曲轴全纤维锻压工艺研究，锻出我国第一根大功率12V175Z高速柴油机合金钢全纤维挤压曲轴，1965年通过铁道部技术鉴定，1978年荣获全国科技大会奖、全国铁路科技大会奖。2010年，戚墅堰所承担“和谐号”动车组的齿轮箱国产化项目，在引进消化日本技术的基础上，年底首批国产化齿轮箱研制完成，成为唯一能为“和谐号”提供该产品的国内供应商。之后，在“复兴号”立项之初就参与顶层设计，为“复兴号”研制的齿轮箱，九成由其自主研发并生产。
1985年全额取消国家事业费拨款，迈向市场化运营。2000年更名为中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所，走出国家事业单位序列，完成企业化转制。
2008年南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司注册成立，并随中国南车整体上市。2015年随南北车合并，加入中国中车，更名为中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司。2022年，戚墅堰所加快推进风电齿轮箱、矿山装备业务规模化发展，重组成立了常州中车瑞泰装备有限公司，并实施职业经理人改革。2023年发生工商变更，企业名称变更为中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有限公司，企业类型由有限责任公司变更为股份有限公司。
在发展过程中，戚墅堰机车研究所不断致力于新材料、新技术、新工艺、新装备的研究开发与产业化，在轨道交通关键零部件、专有技术延伸、生产性技术服务等领域取得了显著成就。
