В 1904 г. рядом с веерным паровозным депо было построено прямоугольное вагонное депо на два стойла для ремонта всех типов вагонов на железной дороге. Русско-японская война 1904–1905 гг. застала Сызранско-Вяземскую дорогу врасплох. Подвижной состав не мог выдержать столь дальних перегонов. Нередко на станции Пенза-I отцепляли от состава по несколько вагонов сразу. На их восстановление бросали рабочих не только вагонного сарая, но и депо. Из‑за слабой ремонтной базы промывку паровозов и вагонов проводили нередко прямо на запасных путях независимо от состояния погоды: в летнюю жару и зимнюю стужу.
В 2008 году в вагоноремонтном депо Пенза стартовала экспериментальная эксплуатация УПЛ-П. По итогам эксперимента было решено оснастить вагонные ремонтные депо КбшЖД установками для правки крышек люков полувагонов (УПЛ-П), позволяющими проводить ремонт без снятия их с кузова. Благодаря исключению ручного труда ремонтники укладываются во временной норматив, тогда как прежде отставание порой достигало 5% от норматива. Ведь теперь все рабочие операции по ремонту подвижного состава полностью механизированы.
В 2009 году в депо начали пользоваться прибором TR100 для измерения шероховатости поверхности качения колесных пар и деталей роликов подшипников при помощи щупа – алмазной иглы. Раньше мастер или бригадир колесно-роликового цеха определял шероховатость поверхности деталей визуально и на ощупь, сравнивая её с эталоном. Теперь же диагностика более четкая. Это сократит расходы на восстановительный ремонт деталей, износ которых вовремя не обнаружили.
В рамках реализации в компании кадровой политики, направленной на привлечение молодых специалистов в депо проводятся «Дни открытых дверей» с обязательной экскурсией по музею. На встречу с молодежью приходят ветераны труда, которые большую часть жизни посвятили депо.