สำนักงานทางหลวงที่ 8 ก่อตั้งขึ้นครั้งแรกใช้ชื่อว่า ศูนย์เครื่องมือกลมหาสารคาม ตั้งอยู่บนทางหลวง หมายเลข 213 ตอนมหาสารคาม – กาฬสินธุ์ ระหว่างกิโลเมตรที่ 0+813 ถึง กิโลเมตรที่ 1+092 มีเนื้อที่ 94 ไร่ 2 งาน 63 ตารางวา เป็นโครงการช่วยเหลือด้านความร่วมมือระหว่างประเทศภายใต้แผนโคลัมโบ เพื่อพัฒนาโครงข่ายทางหลวงในพื้นที่ต่างๆ เป็นการพัฒนาความเจริญสู่ภูมิภาค ทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม และความมั่นคงของประเทศ รวมทั้งพัฒนาบุคลากรของกรมทางหลวงให้มีทักษะความรู้ความชำนาญในทุกด้าน อาทิ การก่อสร้างทาง การสำรวจออกแบบ การใช้และการบำรุงรักษาเครื่องจักร ตลอดจนเทคนิค เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับงานทาง โดยมีพิธีเปิดเมื่อวันที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2509   
       พ.ศ. 2528 กรมทางหลวงได้มีคำสั่งที่ จ.1.9/2/2528 ลงวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2528 เปลี่ยนชื่อ “ศูนย์เครื่องมือกลมหาสารคาม” เป็น “ศูนย์สร้างทางมหาสารคาม” เพื่อให้สอดคล้องกับหน้าที่ความรับผิดชอบและภารกิจหลักของหน่วยงาน โดยมีอยู่ทั้งหมด 8 แห่งดังนี้

                        1. ศูนย์สร้างทางตาก

                        2. ศูนย์สร้างทางลำปาง

                        3. ศูนย์สร้างทางหล่มสัก

                        4. ศูนย์สร้างทางขอนแก่น

                        5. ศูนย์สร้างทางมหาสารคาม      

                        6. ศูนย์สร้างทางกาญจนบุรี

                        7. ศูนย์สร้างทางสุราษฎร์ธานี      

                        8. ศูนย์สร้างทางสงขลา

        ต่อมากรมทางหลวงได้มีการปรับเปลี่ยนภารกิจหลักของศูนย์สร้างทางมหาสารคามใหม่ จากงานดำเนินการก่อสร้างทางหลวง เป็นงานด้านบำรุงรักษาทางหลวง เพื่อให้สอดคล้องกับนโยบายของกรมทางหลวงและเป็นการอำนวยความสะดวก ปลอดภัยด้านการคมนาคมขนส่งให้กับประชาชนผู้ใช้ทางหลวง และได้เปลี่ยนชื่อหน่วยงานใหม่ให้สอดคล้องกับภารกิจหลัก จาก “ศูนย์สร้างทางมหาสารคาม” เป็น “สำนักงานทางหลวงมหาสารคาม” ตามคำสั่งกรมทางหลวงที่ จ.1.9/11/2552 ลงวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2552 มีหน่วยงานในสังกัด 4 หน่วยงานคือ

                        1. แขวงการทางมหาสารคาม

                        2. แขวงการทางกาฬสินธุ์

                        3. แขวงการทางยโสธร                  

                        4. แขวงการทางร้อยเอ็ด

         ปัจจุบันกรมทางหลวงมีการปรับโครงสร้างองค์กร เพื่อให้สอดคล้องและเหมาะสมกับภารกิจที่ได้รับ สำนักงานทางหลวงมหาสารคาม จึงได้เปลี่ยนชื่อเป็น สำนักงานทางหลวงที่ 8 ตามคำสั่งที่ จ.1.9/5/2558   ลงวันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2558 และแขวงการทางเปลี่ยนเป็นแขวงทางหลวง ตามคำสั่งที่ จ.1.9/11/2558 ลงวันที่ 17 มีนาคม พ.ศ. 2558