1949年8月，解放軍接管株洲，同時中國人民解放軍接管小組接管小組進駐株洲機廠。8月23日，以郭維城為首的中南軍區鐵道運輸指揮部於株洲機廠成立了「衡陽鐵路管理局」，同時，株洲機廠更名為株洲鐵路工廠。9月1日，工廠開工恢復生產。
中華人民共和國成立後，株洲鐵路工廠恢復正常生產，國家並投資了576萬元人民幣進行修復，並新增設備72臺；1949年10月31日，建國後工廠修理的第一臺機車——ㄙㄌ7型（KD7）1159號蒸汽機車交付出廠。1950年1月，經中央人民政府政務院批准，株洲鐵路工廠被列為國家投資修復擴建的工廠之一。1951年1月，株洲鐵路工廠舉行新建廠房竣工慶功大會。1953年1月，鐵道部為加強對中國機車車輛工業的領導和統一規劃，鐵道部決定將一些原分屬鐵路局領導的鐵路工廠改為直屬鐵道部統一領導，因此株洲鐵路工廠改為鐵道部直屬工廠，行政業務由鐵道部廠務局歸口管理；同時鐵道部調整鐵路工業結構，將部屬20個工廠劃分為製造廠和修理廠，設機車車輛製造局和機車車輛修理局分別管理，確定株洲鐵路工廠只負責鐵路機車車輛的修理業務，工廠更名為鐵道部株洲機車車輛修理工廠。
1951年5月，基於株洲的鐵路樞紐地位，株洲從湘潭縣劃出成為縣級市；在1953年開始的中國第一個五年計劃中，株洲市被列入國家「一五」期間重點建設的八大工業基地之一，而株洲機車車輛修理工廠也被列入694個大中型限額以上工業項目之一，由鐵道部投資454.12萬元對工廠進行改造和擴建，成為修理鐵路客車、貨車的基地，具有多種金屬冷加工、鑄造、鍛造、表面處理、檢測服務等一整套加工能力，使機車修理質量逐步提高。同時，工廠開始仿效蘇聯的工業企業管理制度，實行廠長負責制的國營企業領導體制。
1957年，株洲機車車輛修理工廠在修理機車車輛的同時也開始試製機車、客車；1957年1月，株洲工廠成功試製了21型客車；1958年6月又試製了一臺軸式0—4—0的小型蒸汽機車。由於株洲工廠已經開始實現「修轉造」，鐵道部於1958年9月將工廠廠名改為鐵道部株洲機車車輛工廠。在協助第一機械工業部湘潭電機廠研製工礦用電力機車的同時，株洲工廠也參與了鐵路幹線電力機車的研製項目。1958年12月30日，株洲機車車輛工廠與湘潭電機廠成功合作試製出中國第一臺幹線電力機車—6Y1型電力機車，開始了工廠研製電力機車的歷史。1960年3月，改稱鐵道部田心機車車輛工廠。
但由於第一代6Y1型機車的引燃管整流器、牽引電機等關鍵部件可靠性較差，田心工廠對機車進行了長達10年的研究和改進，於1968年成功研製了第8臺6Y1型機車，定型為韶山1型並投入批量生產。
1969年9月，田心機車車輛工廠與株洲電力機車研究所（株機所）聯合研製了一臺試驗性質的韶山2型電力機車，韶山2型仿製自法國引進的6Y2型電力機車，採用高壓側調壓開關、32級調壓、大功率矽整流器和彈性齒輪傳動，處於1960年代國際先進水平，但因部分部件尚未具備批量生產的條件，韶山2型並未投入生產和運營。從1970年起，原本由湘潭電機廠協作供應的電力機車各種主要電氣配件，例如調壓開關、主斷路器、各種電氣櫃以及牽引電機等，都轉到田心機車車輛工廠自行生產配套。1958年至1977年，田心機車車輛工廠總共才生產144臺電力機車，年均僅7.2臺。
1978年7月7日，鐵道部在河南新鄉召開會議，明確提出把電力機車作為鐵路機車的主要發展方向，決定組建專業製造電力機車廠家，指令田心機車車輛工廠改造蒸汽機車修理系統，全面轉產幹線電力機車；同年10月28日，田心機車車輛工廠修理的最後一臺蒸汽機車——FD型1631號機車出廠，工廠正式停止修理蒸汽機車，成為中國首家電力機車專業製造工廠。1978年12月，田心機車車輛工廠在株機所的協助下，吸收了韶山1型、韶山2型機車的經驗，研製了韶山3型客貨兩用幹線電力機車，成為中國我國第二代級間相控調壓、交—直流電傳動電力機車。1979年11月，工廠改稱鐵道部株洲電力機車工廠。
為了提高電力機車產能和產品技術水平，從1980年代開始，株機廠開始利用外資引進設備、技貿結合引進技術。1982年，世界銀行鐵路項目負責人到訪株洲，向株機廠了解實際情況和貸款的用途，當時中方的意見是，通過提高中國自身的機車生產能力，將比長期使用貸款購買外國機車對中國更有利。經世界銀行聘請瑞士、英國、瑞典等國的機務、機車製造和設備專家實地考察後，世界銀行確定提供一筆大額貸款。1985年，株機廠經鐵道部批准，利用世界銀行貸款，引進145臺先進設備、儀器，改善了電力機車主要生產設備和檢測手段，使生產能力和產品質量大為提高。通過1980年代兩次擴建改造，株機廠於1989年已經形成年產260臺電力機車的生產能力。
從1980年代開始，隨著中國不斷加快鐵路技術裝備現代化的步伐，株機廠持續研製了多種不同類型的電力機車，逐步實現了中國電力機車的系列化、型譜化。1985年成功研製韶山4型8軸大功率重載貨運電力機車，開創了中國第三代電力機車（無級調壓、交—直傳動）的系列；1990年開發了最高速度140公裡/小時的韶山5型快速客運電力機車；同年又為隴海鐵路電氣化研製了韶山6型電力機車；1993年成功改進了韶山4型重載貨運電力機車，使之定型並批量生產，成為中國鐵路幹線4000～10000噸級重載牽引的主型機車；為滿足中國鐵路提速的需要，株機廠先後於1994年、1998年成功研製了韶山8型、韶山9型準高速客運電力機車。至1995年12月，株機廠自建廠以來已經累計生產了9種型號的幹線電力機車達2000臺，佔當時全中國電力機車總數的80%以上。
自1990年代起，株機廠的電力機車產品開始向「高速」和「交流傳動」兩個方向發展。1996年6月，中國首臺國產交流傳動電力機車AC4000型在株機廠問世。在AC4000型的基礎上，又試製了DJ「九方」、DJ2「奧星」型交流傳動高速電力機車，並成功研製了時速200公裡、單軸功率1200千瓦的DJJ1型「藍箭」高速動車組牽引機車。與此同時，株機廠的電力機車也成功打開了出口市場，1997年底向伊朗出口了首批12臺TM1型電力機車，成為株機廠的第一筆海外訂單。在2001年10月和2002年3月，分別在國際招標中獲得3臺哈薩克斯坦交傳電力機車和12臺烏茲別克斯坦交傳電力機車訂單；2002年10月再次籤訂8臺出口伊朗的TM1型電力機車合同，一年之內在中亞和中東市場獲得了6400餘萬美元的訂單。
2004年4月，中華人民共和國國務院明確了「引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌」的基本原則，重點扶持國內六家機車車輛製造企業，引進少量原裝、國內散件組裝和國內生產的項目運作模式，株洲電力機車廠在鐵道部的安排下，選擇與德國西門子公司合作，啟動了大功率交流傳動電力機車項目。事實上株機廠與德國西門子公司的技術引進、技術交流、技術合作和合資合作始於2000年，合作引進DJ1型大功率交流傳動貨運電力機車，為當時中國最先進的貨運電力機車；從2002年起，株機廠聯合西門子公司進軍中國大陸的城市軌道交通車輛市場，先後獲得上海軌道交通、廣州地鐵等城軌車輛的訂單；同時株機廠採用西門子的交流傳動技術，應用於出口中亞地區的電力機車。2006年11月，首臺應用西門子EuroSprinter技術的HXD1型8軸交流傳動電力機車在株洲出廠。2007年至2009年，南車株機於HXD1型的基礎上先後研製了6軸9600千瓦的HXD1B型電力機車、6軸7200千瓦的HXD1C型電力機車。截至2011年4月，南車株機已累計生產各型電力機車近5000臺，約佔有中國鐵路電力機車總數的50%。
1994年3月23日，隨著中國鐵路機車車輛工業總公司所屬35家工廠更改廠名，鐵道部株洲電力機車工廠改名為株洲電力機車廠。 1997年，株洲電力機車廠開始對企業原裝備分廠和機車配件廠進行集體企業股份制改造，為了給企業集團一個新名稱，株洲電力機車廠開始導入和逐步推行企業形象識別系統（CIS）。同年8月，在全廠範圍開展了徵集命名和廣告詞的活動，後經投票和多方評審，最終確定採用「九方集團」（GoFront Group）為註冊商標，塑造企業形象，其涵義代表時空至大至遠至廣，寓意企業與社會、自然和諧共生；英文名稱寓意永遠向前，同時也標誌著企業的行業領先地位。隨後，株洲電力機車廠相繼成立了一批以「九方」命名的試點企業單位，包括九方裝備公司（原裝備分廠）、九方機車配件公司（原株洲市機車配件廠）等。
踏入2000年代，隨著國企主輔分離、輔業改制的浪潮、中國機車車輛工業與鐵道部的脫鉤，中國鐵路機車車輛工業總公司重組分為中國南車、北車兩大集團公司，株洲電力機車廠作為重要組成部分劃歸為中國南方機車車輛工業集團公司，2003年1月起改稱中國南車集團株洲電力機車廠。2005年8月31日，中國南車集團株洲電力機車有限公司註冊成立，由其前身公司中國南車集團株洲電力機車廠轉讓全部核心業務後改制而成。2007年12月，中國南車集團株洲電力機車有限公司更名為南車株洲電力機車有限公司；其股份由中國南車股份有限公司、南車株洲電力機車研究所有限公司、新力搏交通裝備投資租賃有限公司及株洲聯誠集團有限責任公司各自持有69.01%、16.31%、13.05%及1.63%的權益。所有輔助資產仍保留在中國南車集團株洲電力機車廠，而該廠亦繼續保留其企業法人實體地位，屬於續存企業。
2000年4月，株洲電力機車廠基於40餘年鐵路幹線電力機車的生產經驗，獲得國家計委批准進入城市軌道交通裝備生產產業。2002年3月，株機廠聯合德國西門子公司，獲得上海軌道交通4號線（明珠線二期工程）的168節A型地鐵車輛生產合同，合同總金額16.2億元人民幣。2003年5月，株機廠和西門子在廣州地鐵3號線地鐵車輛國際招標中勝出，獲得120節B型地鐵車輛生產訂單，列車設計時速135公裡，運行時速最高為120公裡，是中國國內速度最快的城軌列車，合同總金額為14.1億元人民幣。2004年1月，總面積超過30000平方米的株洲電力機車廠地鐵車輛製造基地建成投產，基地主要包括車體聯合廠房、組裝聯合廠房和靜態調試廠房三部分，並從德國、義大利等國家引進了機械設備近120套，建成囊括型材加工、底架焊接、車體組焊、油漆、組裝、試雨、靜調和動調試驗等工序的柔性製造體系，可滿足多種類型鋁合金車體地鐵車輛製造。
2009年8月，中國南車集團與廣東省政府合作，決定由南車株洲電力機車有限公司和廣州市地下鐵道總公司共同投資成立廣州南車城市軌道裝備有限公司，於廣州番禺建立年總裝能力可達350輛的城軌裝備組裝、製造、維修基地，其首列新造地鐵列車在2011年7月出廠。2011年，南車株機先後獲得廣州地鐵、昆明軌道交通、長沙地鐵的城軌列車訂單。
2014年5月28日，供廣州市海珠區有軌電車使用的世界首列超級電容100%低地板有軌電車於株洲工廠下線。
產品
電力機車
韶山1型電力機車
韶山2型電力機車
韶山3型電力機車
韶山3B型電力機車
韶山4型電力機車
韶山4B型電力機車
韶山4C型電力機車
韶山5型電力機車
韶山6型電力機車
韶山6B型電力機車
韶山8型電力機車
韶山9型電力機車
AC4000型電力機車
DJ「九方」型電力機車（採用西門子交傳技術）
DJ1型電力機車（聯合西門子設計製造）
DJ2「奧星」型電力機車（採用西門子交傳技術）
HXD1「和諧」型電力機車（聯合西門子設計製造）
HXD1B「和諧」型電力機車（聯合西門子設計製造）
HXD1C「和諧」型電力機車
HXD1D「和諧」型電力機車
HXD1G「和諧」型電力機車
DDJ1型電力動車組動力車
DJJ1型「藍箭」電力動車組動力車
DJJ2型「中華之星」電力動車組動力車
TM1型電力機車（出口伊朗）
TM2型電力機車（出口伊朗）
TM3型電力機車（出口伊朗）
O'zbekiston型電力機車（出口烏茲別克斯坦，採用西門子交傳技術）
KZ4A型電力機車（出口哈薩克斯坦，採用西門子交傳技術）
20E型電力機車（出口南非）
21E型電力機車（出口南非）
22E型電力機車（出口南非）
動車組
DJF1型「中原之星」電力動車組（聯合青島四方機車車輛廠設計製造）
馬其頓鐵路411型電力動車組
CJ6型電力動車組（城際動車組）
鐵路客車
21型客車
城市軌道交通列車
地鐵列車廣州地鐵二八號線列車
廣州地鐵三號線B1型列車（聯合西門子設計製造）
廣州地鐵二八號線A4型列車、廣州地鐵一二八號線A5型列車
廣州地鐵三號線B2型列車、廣州地鐵三號線B4型列車、廣州地鐵七號線B5型列車
廣州地鐵九號線B6型列車、廣州地鐵二十一號線B8型列車
上海軌道交通4號線AC05型A型地鐵車輛、1號線AC01B型增能擴編用動車（聯合西門子設計製造）
上海軌道交通1號線DC01型A型增能擴編用動車
上海軌道交通11號線AC16型A型地鐵車輛
上海軌道交通16號線A型地鐵車輛
深圳地鐵1號線（1號線）A型增購車輛、2號線（2號線）東延段車輛、5號線（5號線）、8號線（8號線）、11號線（11號線）A型地鐵車輛
昆明軌道交通1號線、2號線、6號線 B型地鐵車輛
鄭州地鐵1號線、2號線 B型地鐵車輛
長沙地鐵1號線、2號線 B型地鐵車輛
寧波軌道交通1號線、2號線 B型地鐵車輛
南寧軌道交通1號線 B型地鐵車輛
武漢地鐵6號線 A型地鐵車輛
武漢地鐵1號線二期 B型地鐵車輛
武漢地鐵2號線一期、4號線一期 B型地鐵車輛
有軌電車
廣州地鐵海珠有軌電車儲能低地板式有軌電車車輛
淮安儲能低地板式有軌電車車輛
磁懸浮列車
長沙中低速磁浮線
（作者：淡漠頑強）