機務段是鐵路運輸系統的主要行車部門，主要負責鐵路機車（俗稱“火車頭”）的運用、綜合整備、整體檢修（一般為中修、段修）的行車單位。簡單說，機務段就是負責駕駛火車和檢修火車的，屬於一線行車單位。

鐵路局的機務段按其工作性質不同，可分為貨運段、客運段及客貨混合段。根據其裝置及檢修工作量不同，可分為大修機務段、中修機務段及小修機務段，中修機務段也承擔少量的擴大中修和大修。

機務段實行段長負責制和段內各級領導負責制，專職人員負責制及工人崗位責任制。

機務段的機車管理工作，主要分屬於機車運用和機車檢修兩大車間。運用車間也稱運轉車間。運用車間鐵路局的機務段負責組織乘務員工作和機車的運用及機車整備作業，並根據計劃安排檢修機車的扣車和組織機車中間技術檢查作業或進行狀態修各級檢查作業等。

為了及時處理行車事故，起復機車車輛，及時開通線路，恢復行車，在機務段一般設有救援列車。沿線如發生行車事故，救援列車可隨時開出進行處理，以迅速恢復正常行車。機務段內設定救援列車辦公室，專門負責救援列車的維護使用及救援列車人員的組織管理工作。