乌鲁木齐铁路局的机构设置主要包括:
机关内设有22个限额内的行政职能部门，以及5个限额外职能机构。另外，还有3个专门的学、协会机构，以及29个附属机构。
在党的组织架构方面，乌鲁木齐铁路局设有4个党委职能部门，下属的党委总数为35个，党组9个，党工委3个。同时，局内设有乌鲁木齐、哈密和南疆三个办事处。
在运输生产层面，局内共有24个站段，包括8个车务段（站）、2个机务段、6个工务（机械）段、2个电务段、2个车辆段、2个供电段和1个客运段，以及1个物资供应段。
在局管内的独立核算单位方面，共有58个单位，涵盖了3个车站、5个车务段、1个客运段、2个机务段、6个工务（机械）段、2个电务段、2个车辆段、2个供电段。
截至2007年12月31日，全局职工总数为52,387人，其中在岗职工48,421人，长期职工48,409人，临时职工12人；非在岗职工3,966人。在岗职工中，从事铁路运输业的人员为39,494人。
全局职工的工资总额达到242,304.7万元，其中在岗职工工资为235,089.7万元，非在岗职工的生活费为7,215万元。职工的平均年工资为45,883元/人。
乌鲁木齐铁路局地处西北边陲的多民族地区。属全国铁路网末端边缘。管辖兰新、南疆2条干线。兰新线东于军垦—疏勒河间914公里加497米处与兰州局分界，西至阿拉山口—哈萨克斯坦的德鲁日巴间的2362公里加248米处与哈萨克斯坦分界；南疆线喀什站为中国铁路网最西端车站，边境口岸站阿拉山口站与哈萨克斯坦口岸站德鲁日巴站相距12.15公里。