沈阳铁路局吉林机务段位于吉林省吉林市龙潭区棋盘大街100号，始建于1912年。经过百年的发展、优化与整合，特别是2009年机务段整体搬迁到棋盘，形成了原吉林、长春、图们、新站、泉阳五段合一的新址新段新格局。
吉林机务段坐居吉林省素有“北国江城”之称的吉林市，属于担当货运、客运、调车、动车的综合机务段。机车配属标识为：沈局吉段。现有干部职工7980人，配属机车340台，总牵引里程3441公里，横跨辽宁、吉林、黑龙江3省39个
县市
，其中
图们
、
集安
为国际口岸站。新建棋盘检修库8线10台位，年小辅修能力1200台。长春、棋盘、
图们
三个整备车间构成沈局“大整备”格局的东部网系，日整备能力300台。吉林机务段机车主要担当沈吉线，长图线，吉舒线，拉滨线的直通，小运转货车和旅客列车牵引任务。2009年梅河口机务段撤并至吉林机务段，保留梅河口运用、整备车间及通化运用、整备车间。2011年铁道部调整生产力布局，梅河口、通化两个运用车间从吉林机务段分出，梅河口从新建立机务段，通化运用和整备车间归并梅河口。目前除本段配属机车和运用车间外，还有吉林机务段长春运用车间、长春整备车间；图们运用车间、图们整备车间。
2011年7月，吉林机务段开始换装世界先进的HXN5型大功率内燃机车共120台，新配属的HXN5型内燃机车将取代老的DF4C、DF8B型机车成为吉林机务段的主型货运机车。新配属的HXN5型6000马力大功率内燃机车将为吉林机务段注入了新的活力。此外，客运机车也开始换装DF11，DF11G型大功率准高速机车，作为吉林机务段新的客运主力机车。