Keine zwei Jahre nach dem Erlass der Bundesregierung zum Aufbau des Technischen Hilfswerks fanden sich auch fünf Kölner mit dem Ziel zusammen, in ihrer Stadt eine Katastrophenschutzeinheit ins Leben zu rufen. Daher gründeten die Männer um Jakob Bittner und Günther Starck, dem ersten THW-Geschäftsführer, am 26. Mai 1952 den Ortsverband Köln. Drei Wochen später konnten die THW-ler ihre ersten Räume im Gebäude des ehemaligen Polizeipräsidiums in der Krebsgasse beziehen. Doch schon im Herbst des gleichen Jahres wechselte die Geschäftsstelle in den so genannten Industriehof in derselben Straße über, wo auch ein Teil der Ausbildung stattfinden konnte.

Die Zahl der Kölner Helfer stieg schnell an. Wenige Monate nach der Gründung zählte der junge Ortsverband (OV) schon mehr als 120 freiwillige Helfer. Ende des Jahres 1953 waren es 275 und noch einmal zwölf Monate später sogar 330 Helfer.

Im Jahr 1954 erhielt das Technische Hilfswerk Köln dann auf dem ehemaligen Fliegerhorstgelände in Merheim ein Ausbildungsareal mit einer Fläche von über zwei Hektar zugewiesen, auf dem nur noch die Reste des früheren Offizierskasinos vorhanden waren. Dieses Gebäude wurde in Eigenleistung der Helfer als Unterkunft wieder nutzbar gemacht und konnte am 27. Mai 1967 - zum 15. Geburtstag des Ortsverbands eingeweiht werden. Damit stand dem THW nun endlich ein Gelände zur Verfügung, das den Helfern alle Möglichkeiten einer fachgerechten Ausbildung bot.

Mit der Lage Kölns am Rhein, der fast jedes Jahr von Herbst bis Frühjahr mehr oder weniger starkes Hochwasser führt, ergab sich die Notwendigkeit auch eine Wasserdienst-Gruppe aufzustellen. Im Jahr 1958 nahmen in dieser Einheit, die bald auf 20 Helfer anwuchs, die ersten vier THW-ler ihren Dienst auf. Die Ausrüstung mit entsprechendem Gerät reichte vom Schlauchboot bis zum Motorboot. Durch Ergänzung mit Pontons und Brückenbaugerät war sogar der Bau einer Fähre beziehungsweise einer Schwimmbrücke, die auch größere Lastwagen tragen konnte, möglich.

Da im Laufe der Jahre die Helferzahlen kontinuierlich zunahmen, konnte im Jahr 1969 in Sülz ein weiterer Standort gegründet werden. Zwei Jahre darauf entstand aus diesem Stützpunkt an der Berrenrather Straße unter Führung des Zugführers des 3. Bergungszuges, Wolf Engels, der zweite Ortsverband in Köln: Köln-West. Zwei Jahre später ging dann aus dem 2. Bergungszug in Köln-Ost die 3. Kölner Bergungsbereitschaft hervor. Als am 23. Januar 1975 das Katastrophenschutzzentrum in Bilderstöckchen eingeweiht wurde, nahmen die Helfer dieser Bereitschaft unter der Führung von Klaus Vogel dort ihren Dienst als Stützpunkt von Köln-West auf. Schließlich gründete Klaus Vogel im Jahr 1977 in Bilderstöckchen mit Köln-Nord den dritten Kölner Ortsverband. Ebenfalls von Helfern des 2. Bergungszuges wurde im Jahr 1973 auch der Ortsverband Brühl gegründet.

Der 1970 von zehn THW-Einsatzkräften um den Zugführer Heinz Bermel aus dem Ortsverband Bergisch-Gladbach gegründete OV Porz kam erst durch die Eingemeindung der Stadt Porz im Jahr 1975 zu den Kölner OV. Nach zeitweiser Unterbringung auf dem späteren Karstadt-Gelände, später an der Heidestraße und bis 1999 im Winkelsmaar, hat der Ortsverband heute seine Unterkunft in der Bartholomäusstraße.

Im Rahmen der bundesweiten Umstrukturierung im Jahr 1994 wurden auch in Köln zahlreiche Helferstellen abgebaut. So sind von ehemals rund 700 Helferinnen und Helfern in zehn Bergungszügen, drei Instandsetzungszügen, zwei Pontongruppen, drei Führungsgruppen Bereitschaft, zwei Verpflegungstrupps und einem Materialerhaltungstrupp heute noch etwa 350 THW-Spezialisten in vier Technischen Zügen, sieben Fachgruppen und mehreren Einheiten der örtlichen Gefahrenabwehr in den nur noch drei Ortsverbänden verfügbar. Denn zu Beginn des Jahres 1994 wurden die OV Köln-Nord und Köln-West im Katastrophenschutzzentrum zum Ortsverband Köln Nord-West fusioniert. Zwischenzeitlich sollte der neu entstandene OV nur zwei Technische Züge mit den Fachgruppen Infrastruktur besitzen, doch wurde ihm für eine Übergangszeit ein so genannter „Leasingzug“ zugesprochen. Diese Einheit mit ebenfalls einer Fachgruppe Infrastruktur musste der OV endgültig Mitte 1997 abgeben.

Bei einer bundesweiten Umstrukturierung im THW wurde im Jahr 2004 dem OV Köln Nord-West nur noch ein Technischer Zug zugewiesen, der aber über die drei Fachgruppen Infrastruktur, Beleuchtung und Elektroversorgung verfügt. Im Jahr 2019 gab es eine weitere Veränderung: Aus der 2. Bergungsgruppe wurde die Fachgruppe Schwere Bergung und aus der Fachgruppe Beleuchtung die Fachgruppe Notversorgung und Notinstandsetzung.