| 本處成立於民國34年11月，當時隸屬於臺灣省行政長官公署公共工程第五工程處，民國36年6月改隸臺灣省政府建設廳公共工程局第二區工程處下設3個工務段、保養場及機械施工隊，一段設臺中、二段設埔里、三段設水上。 |
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| 民國38年正月臺灣省政府成立，同年10月改屬臺灣省政府交通處公路局第二區工程處。 |
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| 民國48年4月中部橫貫公路開闢完成後增設梨山、谷關、霧社3個工務段，並將原有3個工務轄區調整而成臺中、彰化、南投、苗栗四段連同接管之橫貫公路3個段共7個工務段，原水上工務段改屬第五區工程處。 |
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| 民國50年梨山、谷關合併為一段，霧社段遷埔里。 |
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| 因應新工工程處新中橫水里玉山工程處及玉里玉山工程處裁撤，民國77年3月由本處於信義另成立工務段辦理台21線養護工程，成為現有之7個工務段。 |
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| 民國78年3月成立卓蘭工務所，辦理台3線卓蘭至東勢段拓寬改善工程。 |
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| 民國83年1月為辦理台3線工程需要成立大湖工務所專責辦理獅潭至南湖間工程。 |
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| 民國84年7月1日本處7個工務段更名為：苗栗、臺中、彰化、南投、谷關、埔里、信義等工務段，民國91年2月15日卓蘭工務所因階段性任務完成裁撤，另為辦理桃芝風災造成台21線及149線等16座橋樑災害復建工程需要於是日成立名間工務所。 |
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| 民國88年7月1日公路局組織改隸中央直屬交通部，臺灣省公路局第二區工程處改名為交通部公路局第二區工程處。 |
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| 民國91年1月31日組織更名為交通部公路總局第二區養護工程處，繼續擔負苗栗縣、臺中縣、彰化縣、南投縣等4縣之省道道路工程興建與道路養護的業務。 |
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| 民國93年10月機械施工隊裁撤，另成立員林工務段辦理東西向快速公路漢寶草屯線八卦山長隧道通車後之維護與管理。 |
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| 民國94年3月大湖工務所階段性任務完成裁撤。 |
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| 民國96年7月6日名間工務所因階段任務完成徹，另為應台3線蘭勢橋及台13線后豐大橋等改建工程需要，於是日成立卓蘭工務所。 |