贵州省公路局始建于1931年9月国民政府时期。之前是由建设厅公路处抽拨工人组成清修队，兼办养护工作。1949年11月贵州解放，由贵阳市军事管制委员会建设接管部公路管理处接管贵州省国民政府公路管理局和交通部第四区公路工程管理局及四区局在黔各工务总段、工务段。

    1950年4月成立贵州省人民政府公路管理局。

    1950年7月贵州省人民政府交通厅成立，省公路管理局直属交通厅领导。

    1951年，贵州省公路管理局撤销，交通厅直接管理黔境国、省道的养护工作。

    1952年7月，交通厅成立养路处，同时各工务段更名为公路养护段。

    1954年5月1日，交通厅工程处、养路处合并成立贵州省交通厅公路局，统一管理全省公路养护、基建及测设工作。

    1957年12月公路局撤销。交通厅内设养路、工程、设计三个处，各养护段直属交通厅管理。

    1958年2月，贵州地方交通工作会议决定，将公路养护工作下放各专州管理，地、州、市大部分成立养护中心段，个别专州成立养路科；每县成立养护工区（安顺保留养护段名称），具体负责公路养护工作。

    1958年12月，交通厅撤销养路处、工程处和设计处，成立公路局（属厅内局），管理全省公路养护工作。

    1963年1月由交通厅党组报经省委批准，将公路局由厅内局改为管理局。将7个专州市公路养护中心段改名为公路养护总段。实行局、总段、养护段统一领导，分级管理的原则。

    1963年12月，撤销贵阳公路养护总段，同时成立花溪公路养护段。

    1964年3月，交通厅批准成立公路管理局路面工程队。

    1965年，撤销镇宁、平坝、赤水、息烽、锦屏、雷山、大方、赫章、江口等九个养护段。保留45个养护段、6个公路总段，成立总段工程处担任战备抢修工作。1965年省行政区划调整，设立兴义公路养护总段。

    1967年1月25日，造反派夺权，局职能被迫中断。

    1967年6月成立公路管理局革命委员会。

    1968年5月，撤销公路管理局革命委员会，由省革委交通运输办公室管理局所辖业务。

    1970年7月，公路管理局与交通科研所、工程处、交通设计院合并成立贵州省革命委员会交通局工程管理处，主管全省公路建养工作。

    1971年8月，公路养护体制为省交通局第一批企事业单位下放各专州，公路二队、五队、六队同时下放到养护总段，省交通厅保留投资和财务管理权。总段、养护段下放至各地区后，道班按行政区域划分。

    1972年1月，六盘水特区建立，成立六盘水公路养护总段。

    1973年军代表撤走。

    1974年贵州省公路工程管理处成立。

    1979年5月，贵州省革命委员会决定：将已下放各地、州、市的省养公路体制再度收归省交通局公路工程管理处直接管理。

    1983年12月，贵州省经委批准贵州省交通厅公路管理处改名为贵州省公路局，局内设科、室，下设9个养护总段、63个养护段。

    1985年3月，省政府批转省计委、省交通厅共同拟定的《关于动用国库存粮、棉、布帮助贫困地区修建道路的安排意见》中明确提出国家扶持“民办公助”、政府组织、群众投劳的“以工代赈”的实施原则，省、地、县三级成立辅助工程建设领导小组及办事机构。1985年全年计划修建县、乡道路3582公里。在公路局设立贵州省粮棉布辅助工程建设交通办公室，于1992年2月29日经省交通厅黔交干[1992]24号文件批复，更名为贵州省县乡公路建设办公室，仍设在公路局，人员经费渠道不变。

    1990年4月9日，省交通厅（90）黔交干字第49号文批复同意成立公路局工会工作委员会。1998年2月改为省公路局工会办公室。

    1993年12月，经黔机编（1993）116号文通知、省人民政府决定公路体制改革，九个公路养护总段划转地方管理，公路局以宏观领导为主，各县养护段仍由地区公路养护总段管理。

    1997年10月省人民政府决定：养护体制收回。各公路养护总段更名为公路管理局，由省公路局直接管理，各公路养护段更名为公路管理段。县乡公路的建设和养护仍由地、州、市、县交通局主管部门负责。公路局机构上升半格，为副厅级事业单位。

    1998年4月省编委关于公路局机构编制方案的批复，确定内设机构13个（处、室），纪委、监察按编制设置。2003年结合公路养护管理工作的发展和需要，省编委将省公路局机关核定的内设机构调整为副县级处室14个，即：办公室、养路工程处、路政管理处、县乡公路处、综合计划处、科学技术处、财务处、审计处、设备物资处、安全监督处、公路收费管理处、人事处、宣传教育处、后勤处，另按有关规定设直属机关党委（正县级）、监察室（副县级）、团工委（正科级）。