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明治41（1908）年縱貫鐵路開通後，客貨量增長迅速。大正8（1919）年，為解決長期以來苗栗與臺中間坡度陡與彎度大所產生的滯貨問題，總督府鐵道部著手建設平緩海岸線竹南至彰化疏運，於線路兩端點附近的新竹與彰化設置機關庫。
設置於驛站口對角線的彰化機關庫，當時分從南北兩端同時展開自竹南至王田的海岸線鐵道鋪設工程；大正11（1922）年10月與海岸線一同完工啟用，臺灣西部縱貫鐵路山海兩線的規模至此底定。
彰化站是臺中線、海岸線（今稱山線與海線）的分歧點（山、海線的南端起點），佔有鐵路運輸的樞要位置，所以在此設置機關庫以調度列車，並成為機關車的維修重鎮。
彰化機關庫之建坪達295坪（置6股，與附屬建物），完工後成為縱貫線主線，直至今日，其創建具代表海線之重要機關庫的時代意義，見證了臺灣鐵路建設的歷程，是西部縱貫鐵路重要的鐵道資產。