總辦公室為台北機廠的行政中心，其一、二樓分屬不同時代興建，屋頂設有醒目的「臺北機廠」四個大字，是機廠的重要門面。
總辦公室在建廠之初稱為工場事務所，負責人事、會計等行政事務。起初僅為一層樓的鋼筋混凝土建築，戰後因行政單位空間不敷使用，於1966年增建二樓。一樓建築平面呈L型，二樓呈I型，長邊約75.18公尺，短邊約29.28公尺，位於南側的走廊寬約2.6公尺。外牆為洗石子，走廊及室內地坪皆使用磨石子材質，但於廠長及副廠長辦公室鋪設木地板，牆上並有木作飾板。
從總辦公室的建築細節可看出不同的時代風格，啟用於1935年的一樓，設計了壁飾及非必要支撐結構的拱樑，呈現裝飾風藝術（Art Deco）風格；1966年增建的二樓，皆為水平梁，則呈現簡約實用的現代主義風格，屋頂版構造也採用美援時期常用的點焊鐵網空心磚，而非如一樓全以鋼筋混凝土澆灌而成。
總辦公室除了做為行政中心外，過去曾是台北機廠的正門，門牌為市民大道五段48號。正門口設有車寄，貴賓車輛可經由車道直接行駛到總辦公室門口；日本時代在前庭設置速水和彥技師銅像，戰後將銅像拆下置於文物室，遷廠後已移至富岡基地保存，僅留下銅像基座。
一樓廠長辦公室的會客空間地坪鋪設木地板，室內設有洗手台供整理儀容之用，為避免潮濕，於洗手台牆面鋪設磁磚。一樓的窗戶皆為日本時代使用至今的重錘窗，透過隱藏在窗框內的重力錘與窗戶重量達到平衡，讓窗戶停留在任意高度。二樓初建時也採用重錘窗，後再改為左右橫移窗。