南京动车段机关本部设置在南京市雨花台区大定坊南京南动车运用所内，主要负责江苏、安徽地区动车运用和一二级修等工作，下辖南京动车运用所、南京南动车运用所、合肥南动车运用所、徐州东动车运用所、南通动车运用所五个动车运用所，南京北站建好后南京北动车所也会隶属南京动车段管辖。

南京动车段现管辖运用江苏省和安徽省内的高铁线路，包括京沪高铁、郑徐高铁、合福高铁、合蚌高铁、宁安高铁、合武高铁、合宁高铁、宁启客专等。

设置12个部门，分别是办公室、党办、安全科、技术科、质检科、劳人科、计财科、职教科、武装科、调度科、材料科和经营部；

设置5个车间，分别是南京、南京南、合肥南、徐州东动车运用所，设备车间。

配属CRH2A、CRH2B、CRH2C一阶段、CRH2C二阶段、CRH380B、CRH380BL、CRH380CL、CR400BF、CR400BF-A等共9种车型。

南京动车段成立于2016年3月29日，原先的上海动车段不光管辖南京、南京南动车运用所，还管着上海南、虹桥、南翔、杭州、合肥南等动车运用所。南京动车段将其中的一部分分出去了，南京、南京南、合肥南、徐州东、南通动车运用所将属于南京动车段管辖，这个动车段和南京站属于同一级别。随着南京出发高铁、动车线路的大量开通，在这些线上跑的车子也越来越多，车辆日常检修则是一件大事。成立南京动车段，能更快、更好地对这些车辆进行检修，提高效率。

2020年11月，被评为第六届全国文明单位。

2022年1月，入选2019-2021年度江苏省文明单位候选名单。

2022年4月，中国铁路上海局集团有限公司南京动车段合肥南动车运用所二级修班组获得2022年“江苏省工人先锋号”荣誉称号。

2022年4月，中国铁路上海局集团有限公司南京动车段团委荣获全国铁路五四红旗团委称号。