2001年，中国铁路物资总公司决定组建物流股份有限公司，筹备办公室随之成立，着手筹备公司运营事宜。
2002年2月，公司正式被命名为“中铁现代物流科技股份有限公司”，获得国家工商行政管理总局的名称预核许可。同年9月，公司获得营业执照，正式运营。8月，公司召开创立大会及第一次股东大会，选举产生了第一届董事会和监事会，并任命了经理层高管。11月和12月，公司分别与神州数码、劲量、金象大药房等公司签订合作协议，拓展物流服务范围。
2003年，公司与纳爱斯、施耐德电气等知名企业签订服务协议，设立配送中心，同时与农夫山泉和北星汽车有限公司等展开合作，配送业务逐渐多元化。2004年，公司与日本伊藤忠商事合作成立武汉中铁伊通物流，并在品牌价值上取得显著提升，成为中国500最具价值品牌之一。同年，与多家公司合作成立了中远国铁物流，获得多项行业荣誉。
2005年，公司在青岛、天津等地设立分公司，增设审计稽核部，并在物流节和论坛上发表演讲，展示了其在行业中的影响力。2006年，公司通过了ISO质量管理体系的复评，被中国质量协会评选为先进企业，连续多年荣获“中国500最具价值品牌”，并与高校建立合作关系，持续招聘新员工。
2008年，公司与北京太平洋物流签订战略框架协议，同时在抗震救灾中展现社会责任。2009年，公司成立沪宁城际铁路、向莆铁路项目组，强化铁路业务，并被评为“中国物流学会产学研基地”，进一步提升了公司地位。
中铁现代物流科技股份有限公司经铁道部、财政部、国家经贸委批准，于2002年9月6日在国家工商局注册成立。中铁现代物流公司的成立是中国铁道部对自身物流体系进行改革的重大举措之一。中铁现代物流公司的成立与“我国把发展现代物流业作为‘十五’期间三大重点任务之一”等事件并列被评为2002年中国物流十件大事。