台北市早期都市计划系以60万人口为规划基准，因人口急遽增加、工商蓬勃发展及市民生活水准提高，机动车辆急速成长致衍生不同的交通运输需求，本府乃于民国62年5月成立交通局，原本府建设局交通科与台北市观光事业管理处、公共汽车管理处、监理所、汽车驾驶训练中心改隶交通局；俟于民国63年3月裁撤；惟因当时交通运输业务分散于建设局、警察局及工务局等单位，缺乏专责机构统筹规划与执行，本府乃报奉行政院核定自民国77年3月1日正式成立台北市政府交通局。
初始目标为整合台北市交通运输规划、统一事权提升交通管理效率及督导观光、交通执法业务等，以提供市民安全、可靠、高品质及高效率的交通运输服务；局内设五科、三室〈人事、会计、统计〉及交通控制中心，所属机关除纳编原属建设局之台北市公共汽车管理处、台北市监理处、台北市汽车驾驶训练中心及台北市车辆行车事故鉴定委员会外，新设台北市交通管制工程与台北市停车管理两处，另台北市政府警察局交通警察大队兼受本局指挥督考。
民国81年4月25日修正编制为六科五室，新增第六科管理大众捷运运输业、秘书室及政风室，同年10月交通控制中心移拨至台北市交通管制工程处；86年局内编制由六科五室调整为五科六室，原第一科改为运输规划室。87年为强化公路监理体系及擘划交通建设蓝图，分别于7月16日及9月1日成立全国首例法制化裁决机关“台北市交通事件裁决所”及“运输规划室”；另为提升公车营运效率及执行民营化政策，93年1月1日裁撤台北市公共汽车管理处，96年9月11日第四科观光业务移拨台北市政府观光传播局〈原新闻处改制〉。97年7月1日进行组织修编，将四科暨运输规划室调整为目前的综合规划科、交通治理科、运输管理科、交通安全科、运输资讯科；所属机关新成立“台北市公共运输处”，裁并“台北市汽车驾驶训练中心”暨“台北市车辆行车事故鉴定委员会”等2机关且其业务分别并入台北市监理处及台北市交通事件裁决所，同时台北市停车管理处更名为“台北市停车管理工程处”。101年1月1日配合交通部公路总局将原委托由北、高两直辖市办理之公路监理业务收回中央统筹办理，原所属台北市监理处归并入“交通部公路总局台北市区监理所”。
目前所属机关为台北市停车管理工程处、台北市交通管制工程处、台北市公共运输处及台北市交通事件裁决所，另台北市政府警察局交通警察大队兼受本局指挥督考。
展望未来，本局仍将继续提供市民“共享、绿能、E化”之交通运输环境，朝“永续绿运输生活”之宜居城市目标迈进。