南阳车务段1970年6月5日随焦枝线开通而筹建，1992年初管辖焦枝线分水岭至邓湖间23个车站，营业里程188公里，后焦枝复线改造，撤销371线路所、贾营、大王营、油坊和周岗车站，截至1993年底，管辖18个车站。
1998年，南阳铁路地区撤销，人员和设备移交南阳车务段。
2003年底，为适应宁西线开通运营需要，南阳西车务段筹建组撤销，并入南阳车务段，焦柳线分水岭至夏庄间9站划归宝丰车务段。
2004年元月，宁西线通车，全段管辖车站增至38个。
2004年11月，路局、洛阳铁路分局进行生产力布局调整，宝丰车务段撤销，焦柳线商酒务(不含)以南11个车站划归南阳车务段，宝丰车站整建制并入南阳车务段，南阳车务段晋升为一等甲级段，管辖50个车站。
2005年3月18日，更名为郑州铁路局南阳车务段，升格为正处级单位。
2006年3月，南阳车站整建制划归南阳车务段，全段管辖53个车站。
2009年随焦柳线洛襄段电气化改造，撤销刁河店、九里山、皇路店和闻庄四站，至此，全段营业里程556公里，管辖车站49个，辐射三省五市十五县区，跨越焦柳、宁西线，其中，焦柳线管辖平顶山西至耿坡间16个车站(K234+956M-K474+098M)，计239.142公里;宁西线管辖李家湾至富水间等33个车站(K248+285M-K563+617M)，计315.332公里;孟宝线(K99+528M-K98+009M)，计1.519公里，成为郑州铁路局管理车站最多、营业里程最长、管辖范围最大的车务站段。
南阳车务段所辖车站按技术作业性质分:区段站2个、中间站46个、线路所1个;按业务性质分:客货运站20个、仅办理客运站10个、不办理客货运业务站29个;按车站等级分:一等站1个、二等站4个、三等站8个、四等站11个、五等站25个。
2010年8月，段生产调度指挥中心落成，段机关由南阳市铁路东街53号移至南阳市车站北路。
自2014年5月起，为配合宁西铁路复线建设，车务段陆续撤销一批五等中间站，相继撤销了郭洼、曲佰科、晁陂、灌张铺、仝堂、金华乡等车站。
2017年11月，郑州铁路局南阳车务段更名为中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段，管辖焦柳、宁西两线32个中间站，营业里程覆盖三省(豫、鄂、陕)两市(南阳、平顶山)十五县区。
随着郑万高铁河南段及蒙华铁路的开通运营，南阳车务段的管辖范围有望进一步扩大，在豫西南的铁路枢纽地位将更加凸显。
车段简介全段车站按技术作业性质分区段站2个、中间站36个、线路所1个;按地理位置分焦柳线车站16个、宁西线车站16个、郑渝高速线4个;全段营运里程合计756公里。其中，焦柳线管辖宝丰站至耿坡站等16个车站;宁西线分别管辖自西坪站至月河店站;郑渝高速线分别管辖平顶山西站至邓州东站4个车站、孟宝线(K99+528M-K98+009M)，计1.519公里。机关位于南阳市车站北路。邮政编码473058。
管理客运站简介普速车站
南阳站
南阳站(NanYang Railway Station)位于河南省南阳市卧龙区铁东街3号，是中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖的一等站，始建于1970年，2018年12月26日，新站房投入使用。
宝丰站(原平顶山西站)
宝丰站(Baofeng Railway Station)，位于中国河南省平顶山市宝丰县，是中国铁路郑州局集团有限公司管辖的二等站。
鲁山站
鲁山站(Lushan Railway Station)位于中国河南省平顶山市，是中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖的二等站，始建于1970年。
南召站
南召站(Naozhao Railway Station)，位于中国河南省南阳市，是中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖的二等站，建于1970年。
邓州站
邓州站(Dengzhou Railway Station)，位于中国河南省邓州市，是中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖的二等站，建于1970年。
桐柏站
桐柏站是中国铁路郑州局集团有限公司管辖的三等站，建于2000年。2004年投入营运，是贯穿中国东西的铁路主干线宁西铁路(南京-西安)正线上的三等站。
唐河站
唐河站(Tanghe Railway Station)，位于河南省南阳市唐河县文峰街道大张庄，是中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖的三等站，也是宁西铁路上的车站。
镇平站
镇平火车站位于河南省南阳市镇平县玉都街道健康路北首，隶属中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖。车站于2000年开工建设，2005年启用，是贯穿中国东西的铁路主干线宁西铁路正线上的三等车站。
内乡站
内乡火车站位于河南省南阳市内乡县湍东镇飞龙大道，隶属中国铁路郑州局集团有限公司南阳车务段管辖。内乡站2000年动工建设，2005年启用，是国铁一级客运货运铁路宁西铁路正线上的三等车站。
西峡站
西峡站，2000年5月开工建设，2005年营运，是宁西铁路的一个中间站，隶属南阳车务段管辖，现为三等站。
