Nic dziwnego, że samorządowcy woj. kujawsko-pomorskiego właśnie tę firmę uznali za najważniejszą dla swojego regionu. Przy XIX-wiecznej linii kolejowej powstała nie tylko stacja, ale też Warsztaty Naprawcze Wschodniej Kolei. Przed wojną zakład zatrudniał 2280 pracowników. W latach 50. przekształcono go w Zakłady Naprawcze Taboru Kolejowego. Rok 1994 przyniósł pierwszy zagraniczny kontrakt — wagony sypialne zamówili Litwini. W 1995 r. firmę przekształcono w spółkę akcyjną Skarbu Państwa. Przedsiębiorstwo trafiło do rąk prywatnych w 2001 r., a nazwę zmieniono na Pojazdy Szynowe Pesa Bydgoszcz.
W tym samym czasie rozpoczęto budowę autobusu szynowego „Partner”, który był podstawą późniejszych projektów. Pierwszy szerokotorowy spalinowy autobus szynowy dla kolei ukraińskich firma dostarczyła w 2004 roku. Nadal rozwijała gamę pojazdów, w 2005 r. wchodząc także na rynek tramwajów. Rosła też liczba klientów Pesy.
W 2006 r. we Włoszech podpisano umowę na dostawę 27 trójczłonowych spalinowych zespołów trakcyjnych. Zawarto także kontrakty z czterema polskimi miastami na dostawę tramwajów. Przełomem okazało się zwycięstwo w przetargu na dostarczenie Warszawie w ciągu 3 lat aż 186 tramwajów. Kolejne lata przyniosły nowe kontrakty zarówno w Polsce, jak i za granicą. Istotnym punktem w historii firmy było podpisanie w sierpniu 2014 r. listu intencyjnego w sprawie powołania wspólnego przedsiębiorstwa z firmą UralWagonZawod.
W 2015 r. Pesa Bydgoszcz zakończyła budowę hali konstrukcyjnej i wdrożenie systemu nadzoru nad tworzeniem i eksploatacją pojazdów szynowych. Przedsięwzięcie wartości prawie 80 mln zł było dofinansowane z funduszy unijnych. Na początku marca 2015 r. portfel zamówień spółki był wart około 3 mld zł, z czego około 30-35 proc. przypadało na eksport.