三棵树机务段，是
中国铁路哈尔滨局集团有限公司直属的基层站段单位之一，始建于1932年。段址位于黑龙江省
哈尔滨市道外区三机路。
三棵树机务段全段有职工4398人，配属内燃机车185台，担当
哈尔滨铁路局管内及吉林、长春、
通辽、白城部分旅客列车的牵运输任务，同时担当哈尔滨至北京间
CRH动车组牵引任务，机车日走行十万余公里。
2005年，哈尔滨铁路进行生产力布局调整，将
齐齐哈尔机务段并入三棵树机务段。这样使三棵树机务段成为了哈尔滨铁路局唯一的客运机务段。
哈尔滨铁路局三棵树机务段先后荣获了全国文明单位、全国“安康杯”竞赛优胜单位、全国安全生产示范岗，黑龙江省模范职工之家，铁道部“火车头”奖杯、全国铁路先进基层党组织和哈尔滨铁路局安全标兵单位、党风廉政建设先进单位等荣誉称号。
哈尔滨铁路局三棵树机务段坚持把严细管理和安全文化作为安全发展思路，始终倡导“和谐、严谨、文明”的文化理念，确定了“更严、更新、更高、更强”的企业精神，征集了职工道德规范职工文明作业公约和段旗、段标、段歌等文化标识。
在铁路第六次大提速中,哈尔滨铁路局三棵树机务段担当哈尔滨－沈阳－北京间
和谐号动车组驾驶任务。
哈尔滨铁路局三棵树机务段认真梳理归纳安全管理和作业过程易发、多发惯性安全问题隐患，汇总编辑成《安全危险源防范手册》，使隐患卡控由工作过程中控制转变为超前防范。
铁路生产力布局调整后，原哈尔滨铁路局
齐齐哈尔机务段与三棵树机务段合并，使哈尔滨铁路局三棵树机务段成为哈尔滨铁路局唯一的客运机务段。
哈尔滨铁路局三棵树机务段内，鲜花掩映着“先锋路”和“劳模街”。
优秀共产党员、劳动模范照片和优秀事迹在这里展示，激励着全段职工更加忘我地投入到运输安全生产中。
多年来，三棵树机务段在黑龙江省“努力快发展、全面建小康”的号角声中，积极发扬新时期火车头精神，落实科学发展观，以“知荣辱、树新风、促和谐”为主题，深化安全基础建设，加强安全发展、科学发展、绿色发展，有力推进了和谐单位创建。