啟用於1935年的鍛冶工場，為台北機廠製造零件的單位之一，負責鍛件打造、鋼件熱處理及彈簧修製、試驗等工作。
建築設計加強防火功能
鍛冶工場為一層樓的鋼骨鋼筋混凝土建築，為加強防火，地坪為「土床」，於細砂石上鋪設石炭殘渣或1：3的黏土及砂礫混合物。每週需進行兩次灑水及滾輪輾壓的養護，以減少表面沾黏泥土的情況。1974年台鐵將部分地坪改鋪混凝土，現僅西側仍有較大面積的土床地坪。
金屬加工—鍛造
鍛造即是一般俗稱的「打鐵」，施以壓力使金屬發生「塑性變形」，成為需要的形狀及尺寸，通常有冷鍛造及熱鍛造兩種。鍛冶工場以熱鍛造為主，先將金屬胚料利用重油爐加熱至軟化，再進行加壓等工序。這種加工方法能改變金屬組織並提高其機械性能，廣泛運用於高強度的機械零件中。小尺寸的鍛件可透過手工鎚打，大鍛件則必須利用蒸汽鎚或空氣鎚等加壓設備鎚擊成形。
後期台北機廠零件製造業務大多外包，鍛冶工場主要業務以彈簧荷重等試驗為主，遷廠時僅帶走部分相關設備；而留下來的重機具大多歷史悠久，部分來自北門的第一代廠區。其中年代最悠久也最珍貴的設備為台工編號145的蒸汽鎚，是由英國Barack Raph Co.製造，在鑄鐵機身上仍可見到鐫刻「RIGBY S PATENT No.941 ENGINEERSGLASGOW 1889」等字樣。
由於鍛冶工場的蒸汽及壓縮空氣需求量較大，為減少能源散逸，其設置地點距離原動室較近。從鍋爐產生的蒸汽由廠區隨處可見的蒸汽管線輸送，並透過管線上的減壓閥，將蒸汽降至符合鍛冶工場設備所需的壓力。蒸汽管由耐高溫高壓的材質製成，在適當位置將管線設計為Ω形，預留膨脹的空間，避免因熱脹冷縮而變形甚至破裂。