土地工務局的歷史與澳門的歷史息息相關，其發展及演進反映在數個世紀以來所完成的無數工程及事業上。

自十七世紀末，澳門已是一個著名的國際商埠，雖然此地位過去曾受到一些不利因素所衝擊，但城市發展卻從未中止過。十九世紀中葉，隨著國際商埠地位獲得確立，澳門由漁村向都市化逐步演進，市區中心逐漸形成，對公共工程，如開闢馬路及填海等的需求亦隨之增加，這些都是由屬工務部門的“工務局”所負責的。

回應地區發展的需要，工務局職能不斷擴大。1867年，職務範圍包括：市政工程、軍事工程和防禦工程；公共建築、街道、橋樑、碼頭、馬路等的建造、檢查和管理；工程的維修保養；建築用地的量度和批給；參與和興建與私人樓宇有關的街道準線的制定以及公眾利益的事務；對重建及新建的樓宇的申請和案卷編寫報告；繪製地圖和探測；就購置物料及承攬工程制訂合約和進行批給；對一切工程的技術、建築和經濟方面的條件進行研究。

1869年，工務局的職能伸展至泥塘的積水排放、濬河及土地勘探。八年後開始負責監察及管理公園。從1892年起，更對澳 門以至葡萄牙的道路、橋樑、水利工程負起研究、建造和保養的責任。當中包括灌溉系統、公共建築、土地測量、電報系統、燈塔、礦井、石礦場和地質研究等。到了1900年第三季度末，其職責進一步明確，主要負責澳門任何性質建築物的建造和維修的准照發放，及一切與該等工程有關的批給、指導和稽查的工作，並執行當時的公共工程法律和規章。十四年後，《澳門省工務局組織規章》獲得通過，工務局下設四個常設科分別負責“公共及私人建築”、“道路及衛生”、“水利工程及其他工程”，以及“道路、公園和樹林的保養”。

進入二十世紀二十年代，澳門與內地的關係有所改進，加速了澳門城市發展的步伐。工務局轄下的“科”增至五個，分別承擔“公共和私人建築”、“道路和衛生”、“民用建築及道路”、“公園和樹林的保養”及“電力服務和電力工業的技術稽查”等範疇的工作。其後，其職能更延伸至地區的公共工程及紀念碑的建造、郵政、電報、電話及無線電服務等。到了1930年，分工更細，當時，工務局轄下設立八個科，分別負責全澳各項工務事項。

事實上，隨著社會進步和時代變更，澳門政府各級機關架構時有改變，以適應新管理模式的需要。專責工務的行政機關亦前後出現過多個不同的稱謂，分別有：“工務局”、“工程公所”、“工務專理局”、“工務港口及運輸廳”，等等。1964年10月，《省立工務運輸廳組織規章》獲通過，“工務港口及運輸廳”改組成為“工務運輸廳”。1981年，政府對行政架構進行較大規模的改革，新設五個政務司分管不同職能機關，希望令組織架構更專業化以適應當時社會和經濟的快速發展。而“工務運輸廳”、“建設計劃協調司”及“郵電司”等部門則由五個政務司之一的“計劃設備暨建設政務司”管轄。同年，“工務運輸廳”升格為司級，改稱為“工務運輸司”。

“工務運輸司”先後於1984年9月及1989年兩次重組架構，第二次重組與“建設計劃協調司”合併成“土地工務運輸司”。翌年，“土地工務運輸司”正式成立，其原來隸屬的“計劃設備暨建設政務司”亦易名為“工務暨運輸政務司”。隨著澳門回歸祖國，成為中華人民共和國澳 門特別行政區，“土地工務運輸司”於1999年12月20日改稱為“土地工務運輸局”。2008年5月13日，特區政府設立專責交通事務部門，隨即取消土地工務運輸局陸上運輸相關職能。

“土地工務運輸局”於2022年4月1日重組架構為“土地工務局”，增加“機電設施”職能；而屬於公共工程範疇的“公共建築”及“基礎建設”職能則與建設部門合併。