歷史發展
寧局邕段1951年1月17日成立南寧機務段。剛開始時該段接入第一批KD5型蒸汽機車12台。
1962年配屬JF11型12台、KD6型5台、PL9型2台、KD51型2台，總計21台。
1986年，南寧機務段所有正線牽引貨物列車的機車更換為國產前進型蒸汽機車和建設型蒸汽機車。1990年配屬機車42台，其中QJ(前進)型17台、JS(建設)型25台。
1992年，為適應客運工作需要，鐵道部調配南寧機務段東風4型內燃機車2台，準備用於南寧——憑祥間客車牽引。
1997年9月在南昆鐵路使用韶山3、韶山7、韶山7B、韶山7C等電氣化機車。
在2012年，南寧機務段從柳州機務段接收了東風4B型（主要是貨運型機車，也有部分客運型機車，但配屬於南寧段的東風4B型客運型機車只負責湘桂鐵路南寧到憑祥段客運列車交路）、東風4C型、東風4D型（包括4000系貨運型和7000系貨運型）。
機車交路
南寧機務段1953年5月，柳州鐵路管理局編制夏季客、貨運機車交路圖，黎塘—南寧、南寧—憑祥區段由南寧機務段ㄇㄎ11型機車擔當。同年11月，冬季列車運行圖規定南寧機務段客運機車實行循環運轉制，機車不入段。1960年4月，柳州機務段SL3型客運機車實現桂林北—南寧區段437公里長交路。
1966年5月，柳州—南寧區段客運機車實行長交路。1975年9月起，柳州—南寧區段客運機車交路更換為內燃機車後，保持長交路。
1993年，南寧機務段前進型蒸汽機車和2台DF4型內燃機車擔當南寧—黎塘區段貨運、南寧—憑祥區段客、貨運機車交路。
運用車間
南寧機務段下轄五個運用車間，即南寧運用一車間（南寧運用車間），南寧運用二車間（南寧南運用車間），南寧動車車間，百色運用車間和玉林運用車間（其中玉林運用車間的前身為玉林機務段）。
精細管理
南寧機務段制定了《落實各項經營管理制度檢查考核辦法》，並由計畫財務科骨幹對各車間進行分工包保，通過精細管理、控制成本、節支降耗，保證各項長效管理機制落到實處，提高了對成本支出的控制能力。建立了段、車間、班組三級成本控制責任體系，確立了“合理預算、過程控制、挖潛降耗、良性運作、嚴肅紀律、動態考核”的經營管理思路。與此同時，他們還實行了機車中、小修單台核算管理辦法，對成本費用實行定額寫實、單台核算，既保證了機車檢修成本核算的真實性、合理性、準確性，又達到了控制日常成本的目的。
根據“乾什麼活，領什麼料，算什麼賬”的原則，這個段把成本經營指標細化成100多個小項指標，分劈到車間、科室、班組，做到成本分解縱向到底、橫向到邊，形成了成本目標控制體系和管理網路。認真做好配件的修舊利廢工作，充分挖掘、利用可修舊配件的潛力。這個段還根據機車中、小修檢次，合理安排舊配件用量，並對配件修舊實行強制修。
