公司前身是中国人民解放军铁道兵第五、六师合编后的第五师，1984年1月奉国务院、中央军委命令集体转业并入铁道部，称为铁道部第十五工程局；1999年12月与铁道部脱钩改称中铁第十五工程局；2001年4月，正式更名为中铁十五局集团有限公司。
中铁十五局集团有限公司是一支位居世界500强第43位的中国铁建旗下的基建劲旅，是集设计、施工、科研为一体的国有建筑工程总承包企业，上海市首家拥有铁路工程施工总承包特级、公路工程施工总承包特级、市政公用工程施工总承包特级、建筑工程施工总承包特级的四特级企业。同时具有铁道行业设计甲（II）级、公路行业设计甲级、建筑行业设计甲级、市政行业设计甲级、地质灾害治理工程甲级；水利水电工程施工总承包壹级；桥梁工程、隧道工程、公路路面、公路路基、铁路铺轨架梁专业承包壹级资质，具有开展国外经济合作业务的资格。
集团公司下设15个全资子公司，分别是第一、二、三、四、五工程有限公司、路桥建设有限公司、城市建设工程有限公司、城市轨道交通工程有限公司、上海新能源发展有限公司、中铁建物产科技有限公司、四川建筑勘察设计有限公司、济阳迎宾黄河大桥有限公司、东来地产开发有限公司、铁建浙江投资开发有限公司及华东中铁工程检测技术有限公司。另设轨道交通运营公司、城建设计研究院2个分公司、8个区域总部，1个海外及央企（JM）事业总部。
在管理体制上，集团公司全面推行法人管项目精益化管理模式，在做精做优工程主业的基础上，不断延伸产业链条，培育成型八大业务板块，即工程承包板块、铁路运营板块、资本运营板块、房地产开发板块、物流贸易板块、工业制造板块、海外工程板块、勘察设计板块，年施工能力达700亿元以上。
集团公司先后承建100余项重点铁路工程，120余项一级以上高等级公路工程，80余项大型市政、城市轨道交通工程及多项大中型水利水电工程、房建工程。在秦沈、武广、沪昆、广深港客运专线和京沪、香港高铁等20余条客运专线及高速铁路工程建设中，创造了极其辉煌的业绩。
集团公司现为“全国质量效益型先进企业”“全国精神文明建设工作先进单位”“中央企业先进集体”“上海企业创新文化十佳品牌”“上海市文明单位”。先后荣获全国五一劳动奖状、中华全国总工会模范职工之家、全国安康杯竞赛优胜企业“连胜杯”、首批“安康杯”竞赛示范企业；先后获国家级工法10项、省部级工法88项、国家科学技术进步奖3项、省部级科学技术进步奖130余项、授权专利661项；创造中国企业新纪录7项、中国建筑工程鲁班奖12项、中国土木工程詹天佑奖9项。
