民國60年8月，列為我國十大建設之一的「南北高速公路」，正式開工；經過七年的施工期，全長372.7公里、命名為「中山高速公路」的國道1號，在民國67年正式完工啟用。儘管當時論者批評，這是專為富人建造的一條公路，然而事實證明遠見，隨著經濟快速發展，我國私有車輛迅速增加，10年之內國道1號便呈現飽和甚至交通堵塞，明顯出現不敷使用的情形。
因此，在民國72年，交通部臺灣區國道高速公路局提出「北部都會區網路系統初步研究」，規劃出總長108公里的北部第二高速公路，於民國76年3月5日成立交通部臺灣區國道高速公路局北部第二高速公路工程處，辦理北二高興建事宜，期望在短時間內能快速推動計畫，有效解決當時問題。
同時，為縮短臺北與宜蘭間行車距離，加速東部開發與繁榮、擴大蘇澳港功能，於民國78年4月17日成立交通部國道南港宜蘭快速公路工程籌備處，積極推展該路段工程研究、規劃及設計工作。
嗣後為統一事權，並建立工程建設的完整性，發揮整體運輸功能，民國79年１月5日，將北部第二高速公路工程處、南宜快速公路工程籌備處合併，成立交通部臺灣區國道新建工程局，負責辦理臺灣地區國道路網規劃、設計與興建及相關事宜，由原南宜快速公路工程籌備處處長歐晉德擔任國工局首任局長。
從第一任的歐晉德前局長及歷任局長帶領之下，「端正廉潔」不僅是每一位國工局同仁基本的自我要求，更成為國工局的機關文化特質。合作過的承包廠商及顧問公司，對於國工局的評價相當一致：承接國工局的工程標案，只有一個核心重點，就是做得好與不好、對與不對，不用思考任何的旁門歪法，二十多年來都是這樣，非常可貴。
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第一任局長 歐晉德
任期：79.01~84.10
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第二任局長 鄭文隆
任期：84.10~93.08
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第三任局長 邱琳濱
任期：93.08~97.07
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第四任局長 曾大仁
任期：97.07~103.04
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第五任局長 陳彥伯
任期：103.04~105.10
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第六任局長 趙興華
任期：105.10-107.02
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