天津动力机厂前身是1935年日本商人甲裴在河西区小刘庄开办的甲裴铁工厂。1939年，日本江商洋行收买了这个厂，改名兴亚铁工株式会社，生产纺织机和矿山机械。1941年，迁至河北区小王庄，1944年改组为华北机械工业株式会社，工人增至400多人，专门生产枪、炮等武器。1945年8月日本投降后，
国民政府资源委员会接管了这个厂，改名为天津机器厂。1951年10月，该厂试制成4146型80马力柴油机。1953年9月改名为天津动力机厂。
现任天津动力机厂厂长孟昭贤介绍，过去在天津的重工业领域曾经有“四天”的说法：天津拖拉机制造厂、天津重型机械厂、天津动力机厂和天津机床厂。可见天津动力机厂当时在天津工业中的地位是举足轻重的。当时天津动力机厂生产的主要产品为：军火（三八大杆枪、地雷）和纺织机械，是当时中国北方铸造行业的基础工业基地。
新中国成立后，天津动力机厂曾经生产出中国第一台中马力4146型号的
高速发动机，并到
世界博览会上参展，获得国外同行的一致好评；大庆油田开发过程中使用的红旗100推土机所配置的146发动机就是天津动力机厂生产的；上世纪70年代，美国前总统尼克松访华时，他所乘坐的专机上使用的双脉冲调速器也是天津动力机厂生产的；动力机厂最辉煌的时候是在1993年，当时全年生产了7001台柴油机；由天津动力机厂自主研发设计的130系列发动机，油耗小、噪音低，低温启动，在国内同行业中都是领先的。
厂房基本上保持了原貌，还保留有几台建厂时期的老设备。从1982年开始，天津动力机厂一直在生产130型发动机。同时还生产各种工程装载机、插车、拖拉机、推土机的配套装置，以及橡塑机械、铸造机械、食品机械、燃油泵、
垃圾处理机等等配套设施以及大量发电机设备。