Con l'istituzione delle FS, nel 1905, assunse la denominazione di "Officina del Materiale", mantenendo la specializzazione produttiva, e tra il 1905 e il 1910 fu riorganizzata secondo criteri di maggior efficienza. Nel periodo interbellico fu ulteriormente sviluppata arrivando a eseguire, nel 1930, una grande riparazione della locomotiva FS 688.027 in soli undici giorni. Distrutta durante la seconda guerra mondiale, nel dopoguerra fu ricostruita con criteri moderni e infine rimase, con le Officine di Pietrarsa, l'ultima officina in grado di eseguire la grande manutenzione delle locomotive a vapore. Cessò quest'attività nel 1976 con la consegna delle locomotiva FS 740.287[1].
Tra gli ultimi lavori significativi sulle locomotive a vapore va citata la trasformazione di 35 locomotive del gruppo 625 e di 81 locomotive del gruppo 740 con l'applicazione dei preriscaldatori Franco-Crosti (esse originarono i gruppi 623 e 741)[2].
Già dall'immediato dopoguerra, anche in previsione della necessità di una riconversione industriale dovuta alla fine della trazione a vapore in Italia, all'Officina furono affidati altri lavori come la costruzione di carri merce dei tipi F, Hgf, L, la costruzione a nuovo delle locomotive elettriche FS E.321 ed E.322, e la trasformazione delle locomotive Diesel-elettriche FS Ne 120 in D.143[3]. Dal 1968 esegue quelle di locomotive elettriche[4].
