Het station Zwolle werd in 1868 geopend. De spoorwegen in Nederland werden toen bedreven door particuliere maatschappijen. In Zwolle was dit de SS, de Maatschappij tot exploitatie van Staatsspoorwegen (SS). Zoals de naam zegt was dit een particuliere maatschappij, die door de staat aangelegde spoorwegen exploiteerde. De SS exploiteerde een Noordernet (ten noorden van de grote rivieren) en een Zuidernet. Bruggen over de grote rivieren waren er immers nog niet. Het Zuidernet kreeg een Centrale Werkplaats in Tilburg. Het Noordernet kreeg in 1870 een Centrale Werkplaats in Zwolle. Het begrip Centrale Werkplaats betekent dat alle voorkomende werkzaamheden konden worden gedaan. In Zwolle zijn zelfs kleine stoomlocomotieven en diesellocomotieven gebouwd.

In 1915 was een kwart van de Zwolse beroepsbevolking werkzaam in de werkplaats. Er waren toen 982 werknemers; in 1921 zelfs 1120 *  .

Nadat in 1919 de verschillende particuliere spoorwegmaatschappijen - met elk hun eigen werkplaatsen-waren samengevoegd tot de Nederlandse Spoorwegen (NS), waren er te veel Centrale Werkplaatsen. Die in Zwolle werd daarom uiteindelijk op 1 juli 1939 gesloten. Het grootste deel van het personeel ging naar de Centrale Werkplaats Tilburg. In oktober 1943 werd de werkplaats Zwolle op last van de Duitsers deels heropend, voor het uitvoeren van herstellingen aan bij beschietingen beschadigde stoomlocomotieven. De opzet was beperkt. In september 1944 werken er circa 30 man *  . Omdat er lang niet alle werkzaamheden konden worden uitgevoerd, pendelde er regelmatig een goederenwagen tussen de werkplaatsen Tilburg en Zwolle. Tijdens de spoorwegstaking (toen het Nederlandse spoorwegpersoneel was ondergedoken) werkten er Russische krijgsgevangenen aan het herstel van door het Duitse leger in Nederland ingezette stoomlocomotieven *  . Na de oorlog werden er beschoten Nederlandse stoomlocomotieven gerepareerd, maar kort na de oorlog ging de werkplaats weer dicht.

In 1954 werd door NS in Zwolle een Lijnwerkplaats geopend *  . De Zwolse Courant van 2 oktober 1953 meldde dat minder dan 100 mensen uit opgeheven NS depots zouden worden overgeplaatst; op 23 november 1954 werd bericht over 160 mensen en een investering van 4 miljoen gulden.
Een lijnwerkplaats is bedoeld voor "lijnonderhoud" (vergelijkbaar met de beurten voor een personenauto) en kan niet alle werkzaamheden verrichten. Lijnwerkplaats Zwolle was gespecialiseerd in lijnonderhoud van dieseltreinstellen en diesellocomotieven.

In de loop der jaren namen de technische mogelijkheden toe (bijvoorbeeld de opening van de kuilwielenbank in 1979), werd er gemoderniseerd (in 1984 werd een nieuw hefspoor geopend) en werd de gebouwen zeer ingrijpend verbouwd en uitgebreid (in 1981 en 1994). Er werkten toen weer circa 250 mensen *  .

Na de in 1991 begonnen privatisering van NS viel de Lijnwerkplaats als Onderhoudsbedrijf Zwolle onder het NS bedrijfsonderdeel Nedtrain.
Door de privatisering ontstonden er naast NS weer particuliere spoorwegmaatschappijen. Die waren niet verplicht hun materieel in de Nedtrain werkplaatsen te laten onderhouden en zelfs de NS (eigenaar van Nedtrain) was daartoe niet verplicht. Bovendien heeft modern spoorwegmaterieel minder onderhoud nodig. Aldus liep het werk terug. Na de opheffing van de wagenwerkplaats Amersfoort in 2000 werd in Zwolle kleine wagenwerkplaats ingericht, waartoe circa twintig personeelsleden met hun apparatuur uit Amersfoort kwamen. In 2004 nam Nedtrain het besluit om het Onderhoudsbedrijf Zwolle op termijn te sluiten. In dit kader ging bijvoorbeeld de kuilwielenbank eind 2006 dicht. Er zou een Technisch Centrum met circa 50 werknemers blijven. Op 14 april 2010 gingen de werkzaamheden over naar de Nedtrain werkplaats in Hengelo.