本所原隸屬於臺灣省公路局，民國56年7月1日起臺北市改制為直轄市後，本所於民國57年改隸為「臺北市政府建設局臺北監理所」，民國63年奉准變更機關名稱為「臺北市監理處」，民國72年成立北區分處以分擔本所業務壓力，及改善八德路、光復北路周邊交通環境。
民國77年3月1日，臺北市政府組織重新調整，新成立交通局，為使指揮、督導、管理交通相關業務權能統一，本所同時改隸屬於臺北市政府交通局。民國97年7月1日，配合臺北市政府交通局組織再造，將臺北市監理處第四科業管之汽車運輸業監理業務，移轉至「公共運輸處」辦理。
交通部公路局基於執法及服務品質一致性、電腦作業跨縣、市難以分割、國外實例與經驗多由中央統籌辦理及公路監理行政資源統籌運用等因素，於民國98年8月31日向交通部提出「公路監理業務管轄權責應由中央統籌辦理」政策說帖，行政院研考會於民國98年10月29日召開「縣市改制直轄市中央籌劃小組業務功能調整分組第2次會議」結論（與改制直轄市之縣市政府溝通協調交通監理及裁決業務）及民國99年3月19日內政部江部長召開「縣市改制直轄市中央籌劃小組」第4次會議決議（交通監理業務由中央統籌辦理），規劃將原委託由北、高兩市辦理之公路監理業務收回由中央統籌辦理。
奉行政院民國100年10月31日核定「交通部公路總局臺北市區監理所組織規程」及其辦事細則、編制表，自民國101年1月1日施行。遂變更機關名稱為「交通部公路總局臺北市區監理所」，改隸交通部公路總局，下轄士林、金門、連江監理站。
民國102年7月5日，配合公路法修正，將臺北市公共運輸處業管之臺北市公路汽車客運等7大運輸業，移轉至本所辦理。
茲因公路總局機關人事制度由「資位職務分立制」改為「官等職等併立制」，「交通部公路總局各區監理所組織準則」及其辦事細則、編制表奉行政院107年1月23日核定自民國107年1月15日施行，基隆監理站改隸本所轄站。
民國112年9月15日，因應交通部公路局組織法立法公布，交通部公路總局機關名稱由「交通部公路總局」變更為「交通部公路局」，爰所屬機關之名稱亦有變動，本所由「交通部公路總局臺北市區監理所」變更為「交通部公路局臺北市區監理所」。