В 1907 году было сдано в эксплуатацию паровозное депо станции Верхний Баскунчак. Депо осуществляло два вида ремонта: промывочный и подъемочный для всех паровозов, находящихся в эксплуатации от Красного Кута до Астрахани.

Со временем обновлялся приписной парк грузовых и пассажирских локомотивов. На смену паровозам серии "Ов" приходят паровозы серии "Щ", "Ща", "Эх", "Щв", "Овч", "У", "Эу", "Эр", "С", "Су", что позволило увеличить вес и скорость движения поездов. Расширяется также и ремонтная база. Взамен примитивных ремонтных мастерских строится веерное паровозное депо с несколькими стойлами.

Во время Великой Отечественной войны хозяйство депо было полностью разрушено. Паровозы ремонтировались на тракционных путях, одновременно шло восстановление 10 стойл веерного депо. Железнодорожниками были восстановлены разрушенные стойла, устройства водоснабжения и экипировочного хозяйства, что позволило уже в 1945-1946 гг. выпускать из промывочного ремонта 30-40 паровозов. Были дополнительно построены цех подъемочного ремонта паровозов, мастерские, административно-бытовой корпус.

В 1948 году в депо впервые появились тепловозы (ТЭ1). После Великой Отечественной войны повышение провозной и пропускной способности железных дорог потребовало новых, более мощных тепловозов. В депо появились двухсекционные (ТЭ-2), а позднее ТЭ-3. Депо Верхний Баскунчак с 1952 по 1954 гг. было базой заводского ремонта тепловозов.

В 50-е гг. в депо Верхний Баскунчак в опытную эксплуатацию были введены газогенераторные тепловозы ТЭГ 1. Они эксплуатировались на перегонах Верхний Баскунчак – Эльтон и Верхний Баскунчак – Ашулук. В 1959 г. в соответствии с планом совместных научных исследований на железных дорогах КНР проводились эксплутационные испытания двух модернизированных газогенераторных тепловозов ТЭГ1 конструкции ЦНИИ МПС. В Китайскую Республику для этого выезжала группа научных работников и тепловозные бригады депо Верхний Баскунчак.

В 1975-1976 гг. первым на сети машинист тепловоза В. Ткачев повел поезд повышенного веса и длины от станции Ашулук до станции Верхний Баскунчак.

В 1976 году машинист Г. Максимов был одним из первых инициаторов вождения поездов в одно лицо на участке Верхний Баскунчак – Нижний Баскунчак – Владимировская пристань и на участке Верхний Баскунчак – Волжский.

С 1968 года началось переоснащение маневрового парка на более мощные тепловозы серии ЧМЭ-3. В 1975 году в депо поступают тепловозы серии 2ТЭ10Л. В 1983 году вводится в эксплуатацию новый пункт технического осмотра локомотивов.

В 1987 году по инициативе ветеранов, участников Великой Отечественной войны в депо открыли Музей боевой и трудовой славы локомотивного депо Верхний Баскунчак.

На сегодняшний день локомотивное депо Верхний Баскунчак обеспечивает грузопассажирские перевозки, хозяйственные и маневровые работы. Для этого имеется приписной парк тепловозов в количестве 96 тепловозов: 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У, ЧМЭ-3, ТГК-2, ТГМ. Депо обслуживает грузовое движение на участках Верхний Баскунчак – Астрахань – Баскунчак, Верхний Баскунчак – М. Горький - Верхний Баскунчак, Верхний Баскунчак – Палласовка - Верхний Баскунчак, Палласовка – Ершов – Палласовка, Палласовка – Анисовка - Палласовка, сообщила служба по связям с общественностью ПривЖД.