1960年1月，哈密機務段配屬蒸汽機車20台，內燃機車nd1型2台，開始了第一台蒸汽機車的洗檢作業。主要擔當哈密—尾亞、哈密—了墩間6對客貨列車牽引任務，同時擔當了墩—鄯善間釘道列車牽引任務。1961年10月，哈密機務段由外局調入80噸電動架車機，承擔了烏鐵局蒸汽機車架修任務。1966年機車交路調整後，哈密至鄯善運行時間固定為11個小時，平均時速45公里。在黨的民族政策光輝照耀下，我段各民族職工互相學習、互相幫助、共同進步，一大批民族職工成為生產骨幹和先進人物。1965年9月14日，白地·海山、吾秀爾·阿西木、烏蘇曼·玉素甫經考試合格，誕生了中國第一代維吾爾族火車司機。
哈密機務段的創業者在異常艱難條件下的蒸汽時代整整度過了20多個春秋，在先通後備的艱苦條件下，“老蘭新”們懷著對黨和國家的一片赤誠，精檢細修，多拉快跑，安全正點，確保了鋼鐵大動脈的暢通，形成了“有條件要上，沒有條件也要上”思想為核心的艱苦奮鬥的企業精神。
步入快車道的內燃時代（1978年～1991年）
1978年8月，經鐵道部批准，哈密機務段開始內燃化改造，設計規模為5台位輪修段。到1981年底，內燃改造工作已初具規模，配備東風4型內燃機車12台，主要擔當煙墩—尾亞間補機任務。
1982年2月，新內燃庫交付使用，相應成立了內燃技術室、驗收室及各專業化班組。年底，內燃機車配屬達26台。由段自製的三泵試驗台、油壓減振器試驗台等一批非標工裝設備和增設的內燃機車水阻試驗台相繼投入使用。
1984年12月19日，哈密機務段最後一台蒸汽機車退役，列車牽引動力全部內燃化，此時，共配屬內燃機車56台，並增加了各類檢修工裝設備，修建了內燃機車水阻試驗台，內燃機車大、小定修初步形成能力。
至1985年，全段計有房屋建築面積23486平方米，線路30股計7427米，檢查坑26個總長874.4米。機車庫4幢，線路10股，共有職工1400名。段部設財務、總務、人事、技術、材料、統計、教育、化驗、驗收等股室，下轄運轉、工廠、設備、救援列車、燃料等車間及尾亞、了墩折返段和山口駐在所，配屬內燃機車已達65台，設備總台數283台，固定資產總值7034.35萬元。
1985年12月30日，哈密機務段實行“長交路輪乘制”，此時，列車平均時速可達70公里，機車司機由58年的280餘人增加到了400餘人。
1986年7月，全段擔當哈密至烏西3對客車和柳園至鄯善7對貨車牽引任務。12月24日開始擔當哈密至玉門客車牽引任務，直至1987年12月。
1987年開始，按照分局統一要求，段實行方針目標管理，將安全生產、任務、檢修指標等納入方針目標，推動了機車檢修管理工作，有效地提高了機車檢修質量，延長了安全周期。火車迷,鐵路迷,火車模1990年，機車自動停車裝置、機車信號、無線列調“三大件”正式開通使用，使行車安全保障系統進入自動控制時代，安全生產得到了進一步的保障。
3、科技發展的複線建設時期（1992年～1997年）
煙墩至紅柳河間110公里12‰的長大坡道，因客觀條件所限，曾多次發生事故。複線建設時期給全部東部線牽引機車加裝了電阻制動裝置，採取空氣制動和電阻制動聯合使用的操縱辦法，取得較好效果。