Кафедра була створена в 1932 р. під назвою «Залізниці» шляхом відокремлення від кафедри «Станції та вузли». У 1934 р. за вказівкою Міністерства шляхів сполучення для всіх факультетів ХІІТу вводиться «Загальний курс залізниць», який доручено читати кафедрі «Залізниці». З жовтня 1941 по лютий 1944 р. кафедра разом з усім ХІІТом перебуває в евакуації у Ташкенті. У травні 1945 р. в ХІІТі створюється будівельний факультет, студентам якого всі фахові дисципліни читає кафедра «Залізниці». Згодом з неї відокремлюються кафедри «Вишукування і проєктування», «Будівельні роботи і конструкції», «Гідравліка», а у 1947 р. вона набуває назву «Колія та колійне господарство». У 1994 р. наказом Мінтрансу України №297 від 08.06.1994 у складі кафедри створюється галузева науково-дослідна лабораторія безстикової колії, а у 2005-2018 працює секція «Проєктування, технологія та організація будівництва та реконструкції колії». У 2020 р. кафедра набуває сучасну назву «Залізнична колія і транспортні споруди».
Завідувачами кафедри протягом її історії були: доц. Усов Микола Миколайович (1932-34); доц. Колтунський Микола Михайлович (1934-41); д.т.н., проф. Ангелейко Віктор Іванович (1944-86; у 1945-48, 49-51 – декан будівельного факультету); д.т.н., проф. Старосельський Олександр Олександрович (1986-92); к.т.н., доц. Сушков Валентин Федорович (1992-98; у 1980-ті рр. начальник Служби колії Південної залізниці); к.т.н., доц. Шехватов Олександр Олександрович (1998-2003; у 1992-98 – декан будівельного факультету); к.т.н., доц. Матвієнко Олександр Олександрович (2003-04); к.т.н., доц. Возненко Сергій Іванович (2004-06); к.т.н., проф. Шраменко Володимир Павлович (2006-13, 2018-20); д.т.н., проф. Даренський Олександр Миколайович (2013-18). Завідувачем секції «Проєктування, технологія та організація будівництва та реконструкції колії» весь період її існування (2005-18) працював доц. Мануйленко Володимир Григорович. З 01.07.2020 завідувачем кафедри є д.т.н., проф. Плугін Андрій Аркадійович.
Особливе місце в історії кафедри належить Заслуженому діячу науки УРСР, д.т.н., проф. Ангелейку В.І. (1908-91), який беззмінно очолював її 42 роки та створив широковідому наукову школу. Він є автором понад 300 наукових статей, монографій, 7 підручників, декількох статей Української Радянської енциклопедії, підготував 31 кандидата наук. Під керівництвом проф. Ангелейка В.І. кафедра стає однією з найкращих з навчально-методичної та науково-дослідної роботи в інституті та галузі, розпочинаються наукові дослідження, більшість яких є актуальними і продовжуються дотепер: підвищення міцності елементів стрілочних переводів (з 1940-х рр.); напружений стан та ефективне застосування безстикової колії; удосконалення системи організації колійного господарства та технології ремонтно-колійних робіт (з 1960-х рр.); забезпечення швидкісного руху пасажирських поїздів (з 1970-х рр.). Велика робота з аналізу рейкового господарства та підвищення якості металу рейок виконувалась у співробітництві з Центральним науково-дослідним інститутом МШС, Українським інститутом металів, Московським інститутом інженерів залізничного транспорту. Вже у 2000-ні рр. у створеній проф. Ангелейком В.І. науковій школі проводяться дослідження з підвищення ресурсу елементів верхньої будови колії та удосконалення системи їх повторного використання, удосконалення рейкового господарства метрополітенів.
Видатний внесок в розвиток кафедри зробили також її завідувачі: д.т.н, проф. Старосельський О.О., який започаткував новий напрямок досліджень – електрокорозія залізобетону залізничних споруд та заснував галузеву науково-дослідну лабораторію корозії і захисту від корозії конструкцій і споруд залізниць, підготував кандидата наук; к.т.н, доц. Сушков В.Ф. – запропонував нові практичні підходи з питань улаштування, укладання, ремонту і утримання безстикової колії, заснував галузеву науково-дослідну лабораторію безстикової колії; к.т.н., доц. Шехватов О.О., під керівництвом якого було розпочато дослідження роботи рейок в різних умовах експлуатації; д.т.н., проф. Даренський О.М. – розв’язав важливу науково-прикладну проблему підвищення ресурсу роботи залізничних колій незагального користування на основі прогнозування стану системи «екіпаж – рейкова колія», вперше застосувавши для цих умов концепцію дискретної підрейкової основи з нелінійними пружно-дисипативними характеристиками, підготував 5 кандидатів наук; к.т.н, проф. Шраменко В.П. – розвинув теоретичні основи та практичні питання надійності та безпеки експлуатації безстикової колії, підготував 3 кандидатів наук.
В різні роки на кафедрі працювали і зробили вагомий внесок в її успішну роботу та розвиток: к.т.н., доценти Метлеркамп Є.А., Почепцов А.Ф., Білоусов М.З., Золотухін Г.І., Любімов Є.А. (декан будівельного факультету у 1965-69), Лященко В.М., Новакович В.І. (згодом д.т.н., професор, завідувач кафедри колії та колійного господарства Ростовського державного університету шляхів сполучення), Возненко І.Я. (декан будівельного факультету у 1978-92, проректор УкрДАЗТ у 1992-2000), Скорик О.О (декан будівельного факультету у 1998-2021), Копанєв Г.П., Бєлорусов О.І., Штомпель А.М., старший викладач Чичуга В.Я. (у 1990-х рр. головний інженер служби колії Південної залізниці), асистенти Зіньковський В.С., Шевченко О.І., завідувачі навчальної лабораторії Патрик І.Г., Никитинський В.А., Колосов О.П., Клименко А.В.; старші лаборанти Геращенко Г.І., Гончаров А.О., Поздняков В.О., Яшин Г.В., Чуб Л.М.; наукові співробітники Богдан С.С., Герц Г.В., Рябой О.В., Самойленко В.Г., Чеховський В.П. (у 1980-90-х рр. заступник начальника служби колії Південної залізниці)