พ.ศ. 2441 : สำนักการโยธาถือกำเนิดขึ้นในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว สังกัดกระทรวงนครบาล ซึ่งเป็นหน่วยงานระดับกอง โดยในอดีต การบูรณะ ปรับปรุง และบำรุงท้องถิ่นในเขตพระนครเป็นหน้าที่ของกองช่างสุขาภิบาล ซึ่งถือกำเนิดโดยพระราชกำหนดสุขาภิบาลกรุงเทพ ร.ศ.116 (พ.ศ. 2441) สังกัดกระทรวงนครบาล

     พ.ศ. 2465 : พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้รวมหน้าที่ราชการของกองช่างสุขาภิบาลเข้ากับกระทรวงมหาดไทย ตามประกาศลงวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2465 และได้เปลี่ยนชื่อจาก “กองช่างสุขาภิบาล” เป็น “กองช่างนคราทร” สังกัดกรมโยธาเทศบาล

     พ.ศ. 2479 : มีประกาศใช้พระราชบัญญัติเทศบาลและจัดตั้งเทศบาลนครกรุงเทพขึ้น

     พ.ศ. 2480 : ในวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2480 มีพระราชกฤษฎีกามอบสิทธิกิจการบางส่วนในกรมโยธาเทศบาลให้เทศบาลนครกรุงเทพ จัดทำ โดยมอบสิทธิกิจการ ตลอดทั้งพนักงาน เจ้าหน้าที่ในกองช่างนคราทร ให้เทศบาลกรุงเทพจัดทำต่อไป กองช่างนคราทรจึงได้ย้ายสังกัดมาขึ้นกับเทศบาลกรุงเทพนับแต่นั้นมา

     พ.ศ. 2481 : คณะเทศมนตรีเทศบาลกรุงเทพได้มีมติวางระเบียบกำหนดหน้าที่และแบ่งส่วนราชการบริหารท้องถิ่นให้มีกองช่างเทศบาล และโดยคำสั่งนี้ กองช่างนคราทรจึงเปลี่ยนชื่อเป็น "กองช่างเทศบาล" แต่ยังคงใช้สถานที่ของกรมโยธาเทศบาลเป็นที่ทำการ หลังจากนั้นไม่นาน เทศบาลนครกรุงเทพจึงได้ประกาศให้กองช่างเทศบาลย้ายที่ทำการไป ณ วังกรมหลวงปราจีนกิติบดี ถนนลูกหลวง เชิงสะพานเทเวศร์ ตั้งแต่วันที่ 1 เมษายน 2481 และจัดรูปส่วนการบริหารใหม่ ตลอดจนเปลี่ยนชื่อเป็น "กองการโยธา" และย้ายที่ทำการมาอยู่ที่สำนักงานเทศบาลนครกรุงเทพ เสาชิงช้า

     พ.ศ. 2504 : เมื่อประเทศเจริญขึ้น มีการขยับขยายเมือง เทศบาลนครกรุงเทพจึงต้องขยายตาม อีกทั้งยังได้รับการอนุมัติให้ปรับปรุงส่วนงานและการบริหารกิจการของกองการ โยธาใหม่ โดยเมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2504 ได้ปรับฐานะกองการโยธาขึ้นเป็น “ฝ่ายการโยธา” เพื่อให้ครอบคลุมขอบเขตความรับผิดชอบหน้าที่และปริมาณงานที่เพิ่มขึ้น ต่อมาฝ่ายการโยธาได้เปลี่ยนชื่อเป็น “สำนักการโยธา” เนื่องจากมีการปรับปรุงส่วนการบริหารใหม่ตามประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องการจัดระเบียบราชการของกรุงเทพมหานครและการกำหนดอำนาจหน้าที่ของสำนักการโยธา

     สำนักการโยธาได้ปรับปรุงเปลี่ยนแปลงส่วนบริหารใหม่ตามพระราชบัญญัติระเบียบบริหาร ราชการกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2518 และพระราชกฤษฎีกาการแบ่งส่วนราชการและกำหนดอำนาจหน้าที่ของส่วนราชการ และหัวหน้าส่วนราชการกรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2520 และได้ปรับเปลี่ยนอีกครั้งตามพระราชบัญญัติระเบียบบริหารราชการกรุงเทพมหา นคร พ.ศ. 2528 และประกาศกรุงเทพมหานครเรื่องการแบ่งส่วนราชการภายในหน่วยงานและการกำหนด อำนาจหน้าที่ของส่วนราชการกรุงเทพมหานคร ลงวันที่ 31 ตุลาคม พ.ศ. 2528 และวันที่ 3 พฤษภาคม พ.ศ. 2532

     ปัจจุบัน : สำนักการโยธาเป็นหน่วยงานระดับกรม สังกัดกรุงเทพมหานคร มีหน้าที่รับผิดชอบเกี่ยวกับงานโยธา งานออกแบบ งานก่อสร้างและบูรณะ งานควบคุมการก่อสร้าง งานควบคุมอาคาร งานรังวัด และที่สาธารณะในเขตกรุงเทพมหานคร มีหน่วยงานในสังกัดควบคุมดูแล 10 กอง/สำนักงาน ดังนี้ (ปรับปรุง 26 ก.ย. 2561)

     1. สำนักงานเลขานุการ 

     2. กองแผนงานและประสานสาธารณูปโภค

     3. กองวิเคราะห์และวิจัย

     4. สำนักงานก่อสร้างและบูรณะ

     5. สำนักงานออกแบบ

     6. กองควบคุมการก่อสร้าง

     7. สำนักงานควบคุมอาคาร

     8. กองสำรวจและแผนที่ที่ดิน

     9. สำนักงานจัดกรรมสิทธิ์

     10. สำนักงานวิศวกรรมทาง

     สำหรับสถานที่ทำการนั้นได้ย้ายมาที่ศาลาว่าการกรุงเทพมหานคร 2 ถนนมิตรไมตรี แขวงดินแดง เขตดินแดง ตั้งแต่วันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2532 จวบจนปัจจุบัน