高雄机务段是台湾铁路管理局的机务段，位于屏东县潮州镇的台铁潮州车辆基地，是台铁南部地区车辆的大本营，负责台铁南部地区动力车辆检查维修业务。下设有左营机务分段与枋寮机务分驻所。
本段原位于高雄市三民区高雄车站东侧，位于正线南侧，与负责非动力客车、货车检查维修的高雄检车段（位于机务段东北侧，正线北侧）相隔不远。配合日后高雄市区铁路地下化计划，本段连同高雄检车段于2015年10月15日搬迁至潮州车辆基地，基地面积34.7公顷，建筑物共34栋，轨道配置52股道。
打狗停车场（后打狗驿、高雄驿）于1900年3月兴建，在1900年11月29日通车。
第二次世界大战爆发，日本政府将高雄规划为南进基地，新的城市规划才规划在高雄站现址动工新建“高雄新驿”。1941年6月20日，新驿连同东侧机关区竣工启用，机关区设置了一个比较小的扇形车库；而原高雄驿则改称高雄港驿。战后，新驿东侧机关区组织编制细分为高雄机务段及高雄检车段，高雄港站旁则编为高雄港检车分段。
1978年配合铁路电气化，拆除原有的扇形车库，高雄机务段搬迁至现址主正线南侧，负责柴电、电力之动力车保养与维修及列车驾驶训练及行车运转之任务，高雄检车段则位于原处不变。
2015年10月14日，机务段前广场举办“怀旧迎新”茶会与仪式，在高雄区的最后一辆一级检修，及GE机车、PP机车欢送仪式，最后升弓鸣笛开往潮州。
2015年10月15日，潮州车辆基地启用。
