Situé à la croisée de plusieurs lignes irriguant tout le Sud Est de la France, le complexe ferroviaire de Miramas comporte un dépôt toujours très actif bien que n'étant plus titulaire de matériel depuis le début des années 70.
L'histoire de Miramas est intimement liée au Chemin de Fer : ce qui n'était qu'un hameau au début du XIXème siècle devint une véritable ville dès que le Chemin de Fer d'Avignon à Marseille fut achevé, les vastes terrains disponibles aux alentours permettant la construction d'une importante gare de triage, accompagnée de logements pour le personnel tant sédentaire que roulant.
Rapidement, les installations prirent de l'ampleur, avec l'accroissement du trafic et l'ouverture en 1873 de la ligne PLM vers Cavaillon puis celle secondaire vers Port de Bouc. Un dépôt pour le garage et l'entretien des locomotives fut construit en 1891-1892 : pour cela, la Compagnie du PLM édifia une rotonde, bâtiment circulaire construit autour d'une plaque tournante de manière à garer à l'abri les locomotives en réduisant les manœuvres et l'espace nécessaires.
La reprise par le PLM de la ligne de Port de Bouc et sa modernisation accompagnée de son prolongement en 1915 à l'Estaque via la Côte Bleue, entraîna également un remaniement des installations côté Miramas. En particulier, la rotonde fut reconstruite, avec un des premiers bâtiments de ce type réalisés en béton armé, à l'instar de ceux d'Ambérieu, Montpellier Arènes ou de Lunel, construits à la même époque.
L'électrification de la ligne Paris - Marseille, achevée en 1962 (les caténaires atteignirent Miramas dès l'année précédente) entraina une chute du nombre d'échange de locomotives, réduisant donc l'activité du dépôt, dont certains installations se montrèrent inadaptées. Aussi, une partie de la rotonde fut démolie, et ses voies servirent au garage de locomotives à vapeur réformées, les dernières 141 R cessant tout service le 21 mai 1971. Dès lors, Miramas ne fut plus titulaire d'engins, devenant un dépôt relais, certes fréquenté par nombre d'engins, aux affectations diverses : Nîmes, Marseille, Avignon, Lyon-Mouche, Dijon, Toulouse, ou dépôts parisiens...
Quelques années plus tard, la rotonde disparut entièrement, la plaque et les voies étant conservés pour le garage des engins thermiques qui devinrent moins présents dès le début des années 80 avec l'équipement d'Avignon - Cavaillon - Miramas - Fos. Le portique à sable fut démoli au début des années 90.
A la fin des années 90, certaines installations inutilisées du dépôt (remise et voies de la rotonde) furent réutilisés pour garer du matériel sauvegardé, aujourd'hui parti à Nîmes, ou destiné aux travaux du TGV Méditerranée (les CC 65500 furent longtemps garées autour de la plaque tournant e avant d'être réformées puis découpées sur place).
Miramas reste encore aujourd'hui un dépôt relais très actif, hébergeant principalement des locomotives utilisées en service marchandises ou avec des trains de travaux. Quelques voies sont également utilisées pour le remisage d'automoteurs ou des RIO / RRR utilisées sur la côte Bleue ou sur la ligne de Cavaillon.